Física 2º Medio - Guía Didáctica Del Docente Tomo 1.pdf

TOMO I

TOMO

FÍSICA 2º MEDIO / GUÍA DIDÁCTICA DEL DOCENTE

I

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Guía didáctica del docente

FÍSICA Nathalie Oyola Espinoza

EDICIÓN ESPECIAL PARA EL MINISTERIO DE EDUCACIÓN

EDICIÓN ESPECIAL PARA EL MINISTERIO DE EDUCACIÓN

PROHIBIDA SU COMERCIALIZACIÓN

PROHIBIDA SU COMERCIALIZACIÓN

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Guía didáctica del docente • TOMO I

FÍSICA

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MEDIO

Nathalie Francisca Oyola Espinoza Licenciada en Educación en Física y Matemática Profesora de Estado en Física y Matemática Universidad de Santiago de Chile

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La Guía Didáctica del Docente de Física 2° Medio, es una creación del Departamento de Estudios Pedagógicos de Ediciones SM, Chile Dirección editorial Arlette Sandoval Espinoza

Diseño de portada Estudio SM

Coordinación editorial María José Martínez Cornejo

Ilustración de portada Estevan Silveira

Coordinación área Ciencias Naturales Andrea Tenreiro Bustamante

Diseño y diagramación Gabriela de la Fuente Garfias Karina Riquelme Riquelme

Edición Nathalie Oyola Espinoza Autoría Nathalie Oyola Espinoza

Fotografía Archivo fotográfico SM Pixabay Shutterstock

Asesoría pedagógica Guadalupe Álvarez Pereira

Jefatura de producción Andrea Carrasco Zavala

Corrección de estilo y pruebas Cristian Oyarzo Barrientos Coordinación de diseño Gabriela de la Fuente Garfias

Esta guía corresponde al Segundo año de Educación Media y ha sido elaborado conforme al Decreto Supremo N° 614/2013, del Ministerio de Educación de Chile. ©2018 – Ediciones SM Chile S.A. – Coyancura 2283 piso 2 – Providencia ISBN: 978-956-363-307-8 / Depósito legal: 280717 Se terminó de imprimir esta edición de 3.465 ejemplares en el mes de febrero del año 2018. Impreso por A Impresores. Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del “Copyright”, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público.

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Índice Guía Didáctica del Docente Tomo I

Tomo II

Fundamentación general ...............................................4

Fundamentación general ...........................................110

Articulación de la propuesta ..........................................6

Articulación de la propuesta ...................................... 112

Fundamentación diseño instruccional .........................8

Visión global ............................................................... 114

Estructura de las unidades de aprendizaje ................. 11

Unidad 3: Trabajo y energía ..............................118

Elementos clave de la propuesta .................................14

Planificación de la unidad .........................................120

Visión global .................................................................18

Inicio de la unidad. ..................................................... 122

Reproducción del Texto del estudiante

Desarrollo de la unidad. .............................................124

Planificación de la unidad ...........................................24 Inicio de la unidad ........................................................26 Desarrollo de la unidad ................................................28 Cierre de la unidad ...................................................... 46 Profundización disciplinar.......................................... 48 Profundización didáctica ............................................ 49 Ficha de refuerzo ......................................................... 50

Cierre de la unidad .....................................................148 Profundización disciplinar.........................................150 Profundización didáctica ........................................... 151 Ficha de refuerzo ........................................................ 152 Desafío complejo ........................................................158 Evaluación de la unidad ............................................ 160 Solucionario ................................................................162 Reproducción del Texto del estudiante

Desafío complejo ..........................................................56

Unidad 4: Universo…........................................168

Evaluación de la unidad ...............................................58

Planificación de la unidad .........................................170

Solucionario ..................................................................62

Inicio de la unidad ...................................................... 172

Reproducción del Texto del estudiante

Desarrollo de la unidad .............................................. 174

Unidad 2: Fuerzas…….........................................70 Planificación de la unidad ...........................................72 Inicio de la unidad ........................................................74 Desarrollo de la unidad ................................................76 Cierre de la unidad ...................................................... 86 Profundización disciplinar.......................................... 88 Profundización didáctica ............................................ 89 Ficha de refuerzo ........................................................ 90

3

Cierre de la unidad .....................................................186 Profundización disciplinar.........................................188 Profundización didáctica ...........................................189 Ficha de refuerzo ....................................................... 190 Desafío complejo ........................................................194 Evaluación de la unidad .............................................196 Solucionario ................................................................198 Reproducción del Texto del estudiante

Desafío complejo ......................................................... 94

Anexos……………………………………………………..............204

Evaluación de la unidad .............................................. 96

Bibliografía……………………………………………….............209

Solucionario ................................................................. 98

Reproducción del Texto del estudiante

Reproducción del Texto del estudiante Bibliografía ................................................................. 104

Guía Didáctica del Docente

Unidad 1: Movimiento.........................................22

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Fundamentación general Cada segundo que vivimos es un momento nuevo y único en el universo, un momento que nunca volverá a ser de nuevo. ¿Y qué enseñamos a nuestros niños? Les enseñamos que dos más dos son cuatro, y que París es la capital de Francia. ¿Cuándo les enseñamos también lo que son? Debemos decir a cada uno de ellos: ¿sabes lo que eres? Eres una maravilla. Eres único. En todos los años que han pasado, nunca ha habido un niño como tú. Tus piernas, tus brazos, tus inteligentes dedos, la manera en que te mueves… Puede ser que te conviertas en un Shakespeare, un Miguel Ángel o un Beethoven. Tienes capacidad para todo. Sí, eres una maravilla1. Pablo Casals

El texto escolar es un instrumento que busca apoyar la implementación curricular, a través de instancias de aprendizaje y orientaciones diseñadas para favorecer la labor del docente y enriquecer las interacciónes dentro de la sala de clases. Las Bases Curriculares, como elementos articulador de la propuesta, reafirman en su concepción el sentido de contribuir al desarrollo completo e integral de los niños y niñas en sus dimensiones espiritual, ética, moral, afectiva, intelectual, artística y física mediante el cultivo de valores, conocimientos y destrezas. 4

La estructura de esta propuesta refleja una concepción del aprendizaje como un proceso activo, consciente, basado en las experiencias y aprendizajes previos de los alumnos y las alumnas, y desencadenado por la motivación. Para el logro de estos objetivos la propuesta pedagógica considera recursos que se relacionan con los intereses de los y las estudiantes y que proponen instancias de aprendizaje diversas para

permiter al docente adecuarse a la realidad de su clase y para las diversas formas de aprender de los estudiantes. Se compone de tres elementos: Textos del estudiante, Guía Didáctica del Docente (GDD) y Recursos digitales complementarios (RDC). En el modelo del Texto del estudiante, RDC y GDD, estos principios se expresan en la manera en que sus partes se organizan e interactúan. Los mismos principios que sirven para organizar las Unidades, pueden verificarse en la organización de sus distintas secciones. Por ejemplo, tanto las unidades como sus divisiones se estructuran de modo que, al comienzo los y las estudiantes exploran sus aprendizajes previos y proyectan el trabajo mediante la generación de metas y estrategias; durante los procesos, evalúan y reelaboran sus estrategias de forma constante; al cierre, vuelven a evaluar, definen su nivel de desarrollo y proyectan sus aprendizajes futuros.

Texto escolar

Recurso digital complementario

Guía didáctica

Componentes y su relación

Modelo de aprendizaje Estilo de aprendizaje

Guía Didáctica del Docente

Bases curriculares Evaluación para el aprendizaje Modelo de persona

Realidad nacional

Contexto cultural 1

Educación democrática. En https:// educaciondemocratica.wordpress. com/2013/01/14 hacer-el-mundodigno-de-sus-hijos-pau-casals/

Bases sobre las cuales se construye la propuesta

Etapa desarrollo biológico niños y niñas

Fundamentación general

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El aprendizaje es un proceso altamente complejo y sus definiciones varían dependiendo del contexto y de la perspectiva. En educación, el aprendizaje puede definirse como “la adquisicion y la integración de nuevos conocimientos, con el fin de poder reutilizarlos funcionalmente”. Sabemos que aprendemos a aprender; aprendemos cómo resulta más fácil la construcción del conocimiento, aprendemos a conocer lo que nos motiva, a seguir aprendiendo por placer, por necesidad o para crecer como personas. Aprendemos y desaprendemos constantemente, nuestro cerebro está siempre trabajando. Sin embargo, gracias a los estudios desarrollados a nivel internacional, se tiene la certeza de que, si bien lo cognitivo es importante, no se pueden encontrar las respuestas

adecuadas para generar un buen aprendizaje si no se consideran otros campos como las competencias emocionales, y las partes del cerebro que intervienen en ellas. En la monografía de la OCDE La comprensión del cerebro (2007)2, se puede leer: “… lo emocional es en parte responsable del dominio cognitivo global presente en los niños y los adultos, y debemos tenerlo en cuenta como se merece…Tradicionalmente dichos estudios se han concentrado sobre los aspectos cognitivos del aprendizaje. Hemos sido negligentes al no efectuar esos análisis sobre las zonas asociadas a lo emocional y a lo afectivo, pues el papel que los mencionados aspectos desempeñan dentro de la funciones cognitivas no se reconocía.”

Ciclo del aprendizaje Hoy en día la Neurodidáctica o Neuropedagagogía, como la denomina el neurólogo Francisco Mora 3, o Neuroeducación, como la llama el psicopedagogo Roberto Paterno, vienen a ser una suerte de eslabón que permite reunir lo que la Neurología, las Ciencias cognitivas, la Psicología del aprendizaje y la Pedagogía han intentado comprender desde siempre, es decir, cómo aprendemos, cuáles son las mejores maneras de aprender y, en consecuencia, cómo organizar las mejores maneras de enseñar. El ciclo del aprendizaje que plantea David Kolp considera cómo trabaja el cerebro en el proceso de aprendizaje. Este ciclo se basa en que el aprendizaje se origina a partir de una experiencia concreta.

A partir de lo anterior, el modelo del Texto escolar considera estas fases en su estructura. Las instancias de aprendizaje han sido desarrolladas pasando por tres momentos didácticos: Inicio /Desarrollo / Cierre Esta estructura de trabajo se reitera en cada unidad, en las propuestas por subunidad y en el desarrollo de cada uno de los temas.

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Actividades de motivación. Contextos lúdicos y atrayentes. Ideas previas o implícitas. Definición de metas y motivaciones.

Desarrollo de pensamiento crítico.

Actividades de evaluación. Proyectos interdisciplinarios. Experimentación Activa En esta etapa comprendemos la nueva información (la procesamos) haciendo, implicándonos en nuevas experiencias y experimentando en forma activa para comprender.

Actividades e instancia de aprendizaje: Desarrollo pensamiento metacognitivo.

Experiencia Concreta

Trabajo individual y/o colaborativo.

En esta etapa captamos nueva información (percibimos) sintiendo, es decir, a través de los sentidos, del contacto con los aspectos tangibles de las experiencias.

Observación Reflexiva En esta etapa procesamos la experiencia observando; otorgamos sentido observando la experiencia y reflexionando sobre la conexión entre lo que hicimos y las consecuencias de nuestras acciones.

Guía Didáctica del Docente

Aplicación de los aprendizajes.

Conceptualización Abstracta En esta etapa obtenemos nueva información (percibimos) pensando; por medio del pensamiento obtenemos nuevos conceptos, ideas y teorías que orienten la acción.

Mapas conceptuales. Esquemas/ definiciones.

2. OCDE (2002), Understanding the Brain: Towards a New Learning Science. OCDE. Paris. 3. Mora, S (2008). Fundamentos biológicos del aprendizaje. En Estilos de Aprendizaje (Facultades

de Medicina). Escanero. Mora S y otros. Prensas Universitarias de Zaragoza. Zaragoza. España.

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Articulación de la propuesta Los componentes de la propuesta editorial: Texto del estudiante (TE), Guía Didáctica del Docente (GDD) y Recursos Digitales Complementarios (RDC) se articulan a partir de un hilo conductor que cruza los distintos momentos didácticos y establece una secuencia y progresión que da cuenta de los Objetivos de Aprendizaje (OA) y responde a sus respectivos Indicadores de Evaluación (IE).

Unidad 1:Movimiento Lección 1: Descripción del movimiento Lección 2: Análisis de los movimientos horizontales Lección 3: Análisis de los movimientos verticales

Unidad 2: Fuerzas Lección 1: Comprendiendo las fuerzas y sus efectos Lección 2: Explicando las leyes de Newton

6

Unidad 3: Trabajo y energía

Se organiza

Unidades

que son:

que están construidas en base a tres momentos didácticos:

Lección 1: Trabajo y potencia mecánica Lección 2: Energía y su conservación Lección 3: Impulso y cantidad de movimiento

Unidad 4: Universo

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Lección 1: Origen y evolución del universo Lección 2: Las leyes del universo

Inicio

Desarrollo

Cierre

Articulación de la propuesta

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Para dar cuenta de los OA, las habilidades y las actitudes, en el modelo didáctico del Texto y de la GDD, se proponen las siguientes instancias:

Desde la guía

Desde el texto

Sugerencias para abordar los errores frecuentes.

Orientaciones metodológicas que responden a las secciones del Texto.

Actividades complementarias para apoyar el desarrollo de los aprendizajes.

Ampliación y profundización de tipo disciplinar y didáctica.

Fichas de refuerzo, de profundización y actividades complementarias.

Instancias de evaluación, rúbricas, pautas y solucionarios.

Instancias para la motivación, activación y el registro de los aprendizajes previos y el establecimiento de metas y estrategias.

Actividades que apoyan el desarrollo e integración de los contenidos, habilidades y actitudes.

Actividades de síntesis, aplicación y consolidación de las habilidades y los aprendizajes adquiridos y revisión de las metas y estrategias.

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Proceso metacognitivo continuo que permite monitorear la evaluación y regular su autonomía.

Actividades digitales complementarias a los contenidos.

Actividades que profundizan o amplían el desarrollo de aprendizajes de la unidad.

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Desde los recursos digitales complementarios (RDC)

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Fundamentación Diseño instruccional El enfoque comunicativo Los distintos recursos que conforman esta propuesta buscan entregar a las profesoras y los profesores un conjunto articulado de experiencias de aprendizaje que los ayuden a desarrollar en sus estudiantes aquellos aprendizajes prescritos por el Currículum nacional. En cuanto a la asignatura de Física, esta disciplina se apoya en la perspectiva epistemológica distintiva del quehacer científico y presupone la existencia de fenómenos en el entorno susceptibles de ser estudiados mediante diversas metodologías, que están consensuadas y que son sometidas a similares estándares en todo el mundo. El estudio de dichos fenómenos implica un proceso de razonamiento lógico, que incluye hipótesis, inferencias, explicaciones y

conclusiones basadas en las evidencias registradas. Estos saberes se insertan en el vasto cuerpo de conocimiento que ha acumulado la Física a lo largo de su historia y, a su vez, se construyen en un determinado contexto cultural, social y político. La asignatura de Física permite despertar en el estudiantado el asombro por conocer el mundo que lo rodea, comprenderlo y utilizar metodologías para estudiarlo. Asimismo, le otorga la posibilidad de aplicar una mirada científica a su aproximación a la naturaleza. En esta línea, la asignatura promueve una actitud de respeto hacia las pruebas o evidencias, un contacto reflexivo con el mundo natural y una actitud flexible para reconsiderar ideas carentes de sustento empírico4.

Elementos estructurales Proyecto del Texto: una mirada transversal del conocimiento

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Como instancia de aplicación, al inicio del Texto, se presenta una actividad grupal basada en la metodología de proyectos. Según Sergio Tobón, “La metodología de proyectos tiene gran valor en la educación, ya que en ella se integran aspectos fundamentales en la formación, tales como observación de fenómenos naturales y/o sociales, análisis de documentos, consulta bibliográfica, interpretación de situaciones, construcción de instrumentos de conocimiento, desarrollo de la creatividad, afianzamiento de las competencias comunicativas y trabajo en equipo. Los proyectos estimulan la automotivación en la medida en que se relacionan con los intereses de los estudiantes y posibilitan el despliegue de la creatividad, la inventiva y la generación de ideas y acciones. Mediante esta metodología, las y los estudiantes toman sentido de pertenencia con su profesión, asumen retos y problemas reales de esta y realizan actividades en equipo, en las cuales es esencial uno para todos y todos para uno. El trabajo por proyectos dentro del currículo posibilita que los estudiantes aprendan a emprender con base en la solución de problemas reales, con la facilitación metodológica y conceptual del docente y de otras personas de la comunidad. El aprendizaje se da en entornos con sentido para las y los estudiantes, y esto promueve el aprendizaje significativo”.5

Guía Didáctica del Docente

Ciencia, Tecnología y Sociedad: un elemento esencial Al inicio y cierre de cada lección se presentan estudios científicos, adelantos tecnológicos y su impacto, todo lo cual, desde el enfoque CTS (Ciencia, Tecnología y Sociedad), pretende constituirse en el motor que moviliza a los estudiantes a querer descubrir y explorar las temáticas que se abordarán en cada unidad, además de detectar conocimientos e ideas previas. Hodson (1992) manifiesta que uno de los principales objetivos de la enseñanza de las ciencias es la comprensión del importante papel de las interacciones CTS (incluyendo aquí las cuestiones económicas, políticas, éticas, históricas, filosóficas y sociológicas de la ciencia y la tecnología), debiendo ser este uno de los componentes esenciales de la alfabetización científica y tecnológica para todas las personas. “[...] una premisa básica del movimiento CTS es que, al hacer más pertinente la ciencia para la vida cotidiana de los estudiantes, estos pueden motivarse, interesarse más por el tema y trabajar con más ahínco para dominarlo. Otro argumento a su favor es que, al darle relevancia social a la enseñanza de las ciencias, se contribuye a formar

4 Mineduc (2012). Bases curriculares

Educación Básica. Disponible en: http:// www.cirriculumenlineamineduc. cl/605/w3-article-14598.html 5 Tobón, S. (2006). Método de trabajo por proyectos. Madrid: Uninet

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buenos ciudadanos; es decir, al concienciar a las y los estudiantes de los problemas sociales basados en la ciencia, estos se interesan más por la propia ciencia”.6

Actividades de modelamiento de estrategias para el desarrollo de habilidades En cada unidad, se ofrecen actividades a través de las cuales se modelan la o las habilidades científicas que se pretende que las y los estudiantes desarrollen. En las situaciones de enseñanza y aprendizaje, como lo propuesto en las actividades Indaguemos y en el Desarrollo de estrategias, la tarea principal que debe llevar a cabo el alumnado es, en un sentido amplio, aprender antes, durante y después de participar en las distintas actividades o tareas escolares. De ahí que el aprendizaje autorregulado apunta al proceso mediante el cual los aprendices dirigen sistemática y controladamente sus pensamientos, sentimientos y acciones hacia la consecución de sus metas. Requiere, por lo tanto, de la activación y mantenimiento de cogniciones y conductas dirigidas a metas y de actividades mentales como la atención, el repaso, el uso de estrategias de aprendizaje y el control de la comprensión, así como creencias sobre la autoeficacia, sobre los resultados obtenidos y el valor que se atribuye al aprendizaje (Schunk, 2000). Todo ello remite a una concepción activa del alumno-aprendiz como constructor de su propio aprendizaje, capaz de ajustar sus acciones y estrategias de forma intencional para alcanzar el éxito. Desde un punto de vista metacognitivo, el aprendizaje autorregulado requiere que el aprendiz conozca las demandas de la tarea, sus propias cualidades personales y las estrategias necesarias para realizarla. Desde esta perspectiva, las estrategias de aprendizaje se consideran planes orientados hacia la realización con éxito de las tareas, lo que incluye actividades de selección y organización de la información, repaso, integración de lo nuevo en lo dado, incremento de la significación del material y creación de un clima de trabajo adecuado.7

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Taller de habilidades científicas: una instancia de trabajo colaborativo

6 Acevedo, J., Vázquez, A. y Manassero,

M. (2013). Papel de la educación CTS en una alfabetización científica y tecnológica para todas las personas. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 2 (2), 80-111. 7 Barca, A., Almeida, L., Porto, A., Peralbo, M. y Brenlla, J. (2012). Motivación escolar y rendimiento: impacto de metas académicas, de estrategias de aprendizaje y autoeficacia. Anales de psicología, 28, (3), 848-859. 8 González, C., Martínez, M., Martínez, C., Cuevas, K. y Muñoz, L. (2009). La educación científica como apoyo a la movilidad social: desafío en torno al rol del profesor secundario en la implementación de la indagación científica como enfoque pedagógico. Estudios Pedagógicos, XXXV (1), 63-78.

Guía Didáctica del Docente

En cada unidad se presenta una actividad grupal, a partir de la cual se pretende que las y los estudiantes desarrollen habilidades científicas y valoren la importancia del trabajo colaborativo, comprendiendo además que el rigor, la creatividad y la perseverancia son actitudes indispensables en el quehacer científico. A partir de contextos cercanos, se espera que el alumnado pueda aplicar lo aprendido en situaciones de la vida cotidiana, de modo tal que aprender ciencias tenga un sentido y no se constituya en un fin en sí mismo. Lo anterior nace del hecho de que la ciencia ocupa hoy un rol protagónico en la sociedad. El conocimiento científico ha trascendido prácticamente a todos los aspectos de lo cotidiano, y se vuelve indispensable no solo para la comprensión del medio en que estamos inmersos, sino también para participar de manera fundamentada en una sociedad democrática. Es así que la Conferencia Mundial sobre la Ciencia para el siglo XXI (año 1999), auspiciada por la UNESCO, planteó que “el acceso al saber científico con fines pacíficos desde una edad muy temprana forma parte del derecho a la educación que tienen todos los hombres y mujeres, y que la enseñanza de la ciencia es fundamental para la plena realización del ser humano, para crear una capacidad científica endógena y para contar con ciudadanos activos e informados”. Y proclama: “La enseñanza científica, en sentido amplio, sin discriminación y que abarque todos los niveles y modalidades, es un requisito previo esencial de la democracia y el desarrollo sostenible”. (Declaración de Budapest, UNESCO-ICSU, 1999).8

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La CIENCIA se construye: el carácter dinámico del conocimiento científico En las páginas de cierre se presentan hitos relacionados con alguna temática de la unidad, que consideran tanto el punto de vista de los aportes de mujeres y hombres de ciencia, como diversos adelantos científicos y tecnológicos, con la finalidad de relevar la construcción colectiva y dinámica del conocimiento científico. La historia de la ciencia alerta sobre la necesidad de una aproximación fenomenológica de las representaciones, concepciones y creencias: los estudiantes necesitan saber con qué y cómo se relacionan dichos modelos teórico-conceptuales y contrastarlos con situaciones de su vida cotidiana, o mejor aún con situaciones de la vida real en otros momentos de la evolución de la ciencia misma (Vidal, Solar y Quintanilla, 2007; García, 2003). Algunas propuestas para incorporar el análisis histórico en la enseñanza de las ciencias son: » Explicar historias contextualizadas, que pueden ser utilizadas desde un punto de vista didáctico no normativo: para introducir conceptos, para motivar, para promover determinadas actitudes, para relacionar conocimientos de diferentes áreas de la ciencia, para fundamentar actividades interdisciplinares, para ayudar a concebir unitariamente la génesis del conocimiento científico de diferentes disciplinas (Quintanilla y otros, 2007). Repetir prácticas relevantes, haciendo ver cuáles eran las ideas científicas en el tiempo en que se postularon, las posibilidades de interpretación que existían y la utilidad de las mismas, superando las limitaciones de un análisis centrado en si “eran verdad o no lo eran”. 10

Identificar y describir instrumentos antiguos mediante láminas o esquemas obtenidos de reproducciones o de sitios en internet. Reflexionar sobre los materiales con que fueron elaborados, cómo se divulgaron, qué aportaron, las ideas que suscitaban o las polémicas que atenuaban, etc.9 • Dar a conocer personajes históricos que muestren los aspectos humanos de las ciencias y el conjunto de valores (individuales y sociales) en los cuales se desarrollan. • Promover el análisis de “entramados” histórico-políticos; histórico-geográficos; históricosociales o histórico-económicos, que favorecieron o no el desarrollo y la divulgación de la ciencia, sus problemas, sus instrumentos, etc.

Guía Didáctica del Docente

Síntesis: una herramienta para organizar los aprendizajes Al cierre de cada unidad se destacan las nociones esenciales de la unidad, y se muestra cómo estas se relacionan entre sí mediante el uso de organizadores gráficos. Siguiendo a Campos (2005), un organizador gráfico puede definirse como una representación visual y gráfica que establece relaciones jerárquicas y paralelas entre conceptos amplios e inclusivos, y otros más específicos. Los organizadores gráficos permiten trabajar con ideas, identificar los principales tópicos de un determinado contenido, organizar, gestionar y ordenar la información según su importancia, establecer relaciones jerárquicas, integrar nuevos aprendizajes, etc., todo lo cual hace que puedan ser considerados como eficaces estrategias didácticas para la adquisición del conocimiento, habilidades y actitudes de una manera significativa. En este mismo sentido, Ausubel considera que, para que se produzca un aprendizaje considerado como significativo, es necesario establecer una vinculación lógica y una relación coherente con los conocimientos previos ya existentes en el estudiante, de modo que tenga lugar una interacción entre el nuevo conocimiento y el que él ya posee, en la cual ambos se modifican. De este modo, se concibe el aprendizaje como un proceso dinámico, activo, en el que la estructura cognitiva está constantemente en reestructuración y cuyo resultado es la determinación explícita de diferencias y similitudes entre las ideas relacionadas (Ausubel, 2002).10

9 Uribe, M., Quintanilla, M., y Solosona,

N. (2010). Aplicación del modelo de Sthephen Toulmin a la evolución conceptual del sistema circulatorio: perspectivas didácticas. Ciencia y educación,16, 1. 10 Villalustre, L. y Del Moral, M. (2012). E-actividades apoyadas en organizadores gráficos: aprendizaje significativo en el contexto virtual de ruralnet. Innovación educativa, 22, 29-141.

Fundamentación Diseño instruccional

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Estructura de las unidades de aprendizaje Esta estructura se basa en la presentación de una secuencia didáctica y temática que permita la construcción de aprendizajes significativos en los y las estudiantes a través de la presentación de situaciones, contextos y actividades atractivas, cercanas y desafiantes. El motor de partida será la motivación, la activación, el registro y la toma de conciencia de aprendizajes previos e ideas implícitas, ya que existe consenso en considerar el desarrollo del pensamiento metacognitivo como una de las claves para la adquisición de un pensamiento profundo y de calidad (pensamiento crítico, creativo y reflexivo). Estos procesos metacognitivos serán los responsables del monitoreo, la evaluación y la regulación autónoma de los aprendizajes. La unidad se divide en tres momentos que reflejan las etapas de cualquier acción estructurada: inicio, desarrollo y cierre. Esta secuencia permite organizar la actividad, de modo que alumnos y alumnas puedan hacerse conscientes de sus modos de aprender, de sus progresos y de sus dificultades, revisando constantemente el proceso. De esta forma, el trabajo de la unidad se articula como una verdadera experiencia formadora.

Inicio de unidad TE La unidad comienza con distintos recursos gráficos y actividades asociadas a ellos, que buscan motivar a las y los estudiantes y activar sus aprendizajes, generando curiosidad y compromiso. En este momento, alumnas y alumnos son invitados a mirar atrás y buscar, en sus experiencias y sus aprendizajes, cuáles pueden ser pertinentes para relacionarse de forma significativa con los temas y aprendizajes de la unidad.

GDD Para apoyar el inicio de la unidad, la GDD incluye recursos y actividades especialmente diseñados para la motivación, la evaluación y la activación de aprendizajes previos, como:

• Orientaciones al docente. • Ventanas de profundización didáctica. • Sugerencias de evaluación.

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Al mismo tiempo, se los motiva a mirar adelante, a proyectar cómo enfrentarán el trabajo de la unidad, generando metas y estrategias.

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Inicio de unidad TE Cada unidad se subdivide en lecciones, y estas a su vez en temas. El desarrollo de la unidad comprende diversas experiencias de aprendizaje, que se organizan en distintos tipos de página que abordan los diferentes aspectos de la asignatura. Al igual que en la unidad completa, cada una de sus principales divisiones se organiza en una estructura de tres momentos didácticos. De esta manera, se busca formar hábitos metacognitivos en las y los estudiantes, de modo que puedan adueñarse de sus capacidades, generando y monitoreando sus estrategias.

GDD Proporciona un conjunto de recursos didácticos y disciplinares, y de actividades complementarias, orientados al desarrollo de nuevos aprendizajes:

• Planificación de la lección. • Orientaciones al docente. • Actividades complementarias. • Ventanas de profundización. • Instrumentos de evaluación. Articuladas al desarrollo del contenido, se presentan actividades aplicadas, como el Indaguemos, Taller de habilidades ciencias y Desarrollo de estrategia.

Cada lección se inicia con una lectura científica, cuya finalidad es permitir el reconocimiento de ideas previas y aproximarse a los nuevos conceptos.

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RDC

Los RDC apoyan desde las posibilidades propias del entorno digital la profundización o refuerzo de los nuevos aprendizajes a través de:

• Situaciones multimodales que contextualizan el trabajo. • Actividades complementarias, enfocadas a habilidades, conocimientos y actitudes.

La sección Integro lo que aprendí es una oportunidad para que las y los estudiantes evalúen cómo han incorporado los nuevos aprendizajes.

Estructura de las unidades de aprendizaje

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Cierre de unidad TE Se presentan recursos y actividades enfocadas principalmente en analizar, aplicar y crear a partir de los aprendizajes de la unidad. Este conjunto de elementos se presenta contextualizado y su propósito es que las y los estudiantes evalúen sus niveles de desempeño en habilidades, conocimientos y actitudes. También se entregan espacios para la síntesis de los aprendizajes de la unidad y para una reflexión sobre su proceso de aprendizaje, mediante la determinación de cómo resultó la aplicación de sus estrategias y cómo pueden mejorarlas.

GDD Para el cierre, la GDD entrega un conjunto de recursos didácticos y disciplinares, orientados a la consolidación de los aprendizajes. Por ejemplo:

• Orientaciones al docente. • Ventanas de profundización. • Actividades complementarias fotocopiables. • Instrumentos de evaluación fotocopiables. • Solucionarios.

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Elementos clave de la propuesta a. Aprendizaje significativo: ¿Por qué aprender a pensar? Las estrategias de pensamiento pretenden, de forma sistemática y eficaz, fomentar el aprendizaje significativo, la auténtica comprensión a través del pensamiento profundo, y la aplicación o transferencia de los conocimientos y del pensamiento a la vida. Se trata de uno de los cambios más significativos del enfoque educativo del siglo XXI. Según este planteamiento, el o la estudiante deja de ser un mero receptor pasivo y se convierte en un agente dinámico que busca, procesa y utiliza la información para solucionar sus problemas mediante el pensamiento crítico y creativo. Estrategias de aprendizaje Son un conjunto de procesos, herramientas, destrezas y hábitos de pensamiento, es decir, distintas formas de mejorar el proceso de pensar. La propuesta considera la utilización de una serie de estrategias. A continuación, se incluyen algunos ejemplos de organizadores visuales, faros del pensamiento y metacognición, que corresponden a las tres fases del proceso de aprendizaje significativo: la organización de la información o de las ideas, su profundización y la autorregulación, respectivamente, para ser utilizados de forma transversal a lo largo del año.

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Organizadores visuales

Metacognición

Los organizadores visuales son estrategias o herramientas que nos permiten ordenar espacialmente las informaciones, ideas, conocimientos o pensamientos sobre las que trabajamos o que son objeto de nuestro proceso de aprendizaje. Son eficaces, en especial, para los estudiantes que aprenden mejor de manera visual. Se pueden utilizar para acompañar explicaciones orales, para sintetizar lo trabajado, para investigar o reflexionar.

La metacognición tiene como objetivo el conocimiento profundo de qué sabemos y cómo lo hemos aprendido para mantener las estrategias que nos funcionan y detectar cuáles deberíamos modificar. Es la capacidad de autorregularnos en la competencia de aprender a aprender para conseguir una mayor autonomía en el proceso de aprendizaje. Su práctica constante favorece:

Guía Didáctica del Docente

En el siguiente enlace puede descargar explicaciones y ejemplo de mapas conceptuales, mapas mentales y cronogramas que puede utilizar a lo largo del Texto. http://codigos.auladigital.cl. Ingresando el código 18GF2M014a.

• el aprender de la experiencia consolidando los modos de actuar exitosos y descartar los que no funcionan; • corroborar lo que se conoce y la forma en que se ha aprendido; • la transferencia a la vista cotidiana de los conocimientos adquiridos, porque la práctica de la metacognición permite distanciarse del contenido concreto y poner foco en las estrategias de pensamiento y su valor. Es deseable disponer, al final de cada actividad, de unos minutos para pensar sobre los procesos de aprendizaje.

En el siguiente enlace, puede descargar explicaciones y ejemplos de estrategias, como Diario de pensar; Pensaba, pienso; Pregunta estrella; Pasos reflexionados; Qué aprendo, para qué; Mente dispuesta. http://codigos.auladigital.cl. Ingresando el código 18GF2M014b.

Elementos clave de la propuesta

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b. Aprendizaje colaborativo Ante la diversidad que se observa en el aula, el aprendizaje cooperativo es una fórmula mediante la cual todas y todos los estudiantes puedan participar y aprender en los mismos escenarios educativos, independientemente de sus características cognitivas, afectivas y sociales. El aprendizaje cooperativo es una metodología cuyo objetivo es la construcción de conocimiento y la adquisición de competencias y habilidades sociales. Fomenta valores como la tolerancia, el respeto y la igualdad. Se basa en el trabajo en equipo y, según Spencer Kagan, promueve la responsabilidad individual, la interdependencia positiva con iguales, la interacción simultánea y la participación igualitaria. El aprendizaje cooperativo constituye una metodología que se deriva de los aportes de autores de gran prestigio en el ámbito de la educación y la psicología, tales como Piaget, Vygotski o Ausubel, entre otros. Son muchos los teóricos que defienden que la formación del alumnado no debe reducirse al desarrollo de sus capacidades intelectuales, sino que es imprescindible atender a su desarrollo integral como personas. Investigadores como Vygotski, Bruner o los hermanos Johnson basan sus teorías en la importancia que tienen la mediación social y el lenguaje como mecanismos de desarrollo y de aprendizaje. Si consideramos que nuestra sociedad es cada vez más diversa, y que está conformada por gente de distintos orígenes culturales, con diferentes intereses y maneras de ver el mundo, el respeto por la diferencia debe ser un valor esencial para una buena convivencia. Por tanto, el aprendizaje cooperativo valora de forma positiva la heterogeneidad de las y los estudiantes, convirtiéndola en un recurso de aprendizaje. Todo ello, en consonancia con el deseo de una sociedad más equitativa, democrática e inclusiva.

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Algunas de las características que se necesita considerar para que una actividad sea realmente cooperativa son:

a. el clima de aula; b. la creación de los equipos; c. normas de funcionamiento; En el Texto se proponen de forma integrada actividades que propician el trabajo colaborativo y que son apoyadas desde la GDD con orientaciones y pautas de evaluación que permiten a las y los estudiantes ir mejorando sus competencias. A continuación se proponen algunas orientaciones o alternativas para enriquecer y potenciar las actividades propuestas.

Alternativas de organización de los equipos de trabajo. Puede descargar un ejemplo y material imprimible en: http://codigos.auladigital.cl, ingresando el código 18GF2M015a.

Actividad de clima y cohesión de equipo Puede descargar un ejemplo y material imprimible en: http://codigos.auladigital.cl, ingresando el código 18GF2M015b.

Instrumento de evaluación Normas de funcionamiento. Habilidades sociales y actitudes a poner en juego. Puede descargar un ejemplo y material imprimible en: http://codigos.auladigital.cl, ingresando el código 18GF2M015c.

Bibliografía. Kagan, S. (2001). Kagan Structures and Learning Together. What is the Difference? Kagan on line Magazine. Disponible en: www.kaganonline.com/KaganClub/FreeArticles.html.

Guía Didáctica del Docente

Estructuras cooperativas

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c. Evaluación para el aprendizaje La propuesta didáctica concibe la evaluación en función del aprendizaje, en otras palabras, como un medio y no como un fin. En consonancia con los principios antes mencionados, las actividades de evaluación se presentan contextualizadas en situaciones problema y apuntan a habilidades superiores. Su objetivo es entregar, a estudiantes y docentes, información útil para la mejora de las prácticas y el logro cabal de los aprendizajes. Para esto, proveen de instrumentos que explicitan los indicadores que les permitirán conocer sus niveles de logro. Este trabajo se entrecruza con el proceso de reflexión metacognitiva antes descrito, ya que, estrictamente se trata de un mismo proceso. Si decimos que se trata de un proceso es porque es posible distinguir una secuencia de acciones que debería ser constitutiva de la evaluación para el aprendizaje. Estas son: “Búsqueda de indicios: ya sea a través de la observación o de ciertas formas de medición se obtiene información […] de modo no caprichoso sino sistemático y planificado […]. Forma de registro y análisis: a través de un conjunto variado de instrumentos se registran estos indicios, este conjunto de información permitirá llevar a cabo la tarea de evaluación […]. Criterios: elementos a partir de los cuales se puede establecer la comparación respecto del objeto de evaluación o algunas de sus características […].

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Juicio de valor: íntimamente vinculado con el anterior, pero constituyendo el componente distintivo de todo proceso de evaluación, se encuentra la acción de juzgar, de emitir o formular juicios de valor […].

Guía Didáctica del Docente

Toma de decisiones: por último, la toma de decisiones es un componente inherente al proceso de evaluación y que lo diferencia de otro tipo de indagación sistemática. Las acciones evaluativas cobran sentido en tanto soporte para la toma de decisiones […]” .11 Estas etapas pueden constituirse en una forma de definir la evaluación, pero su adecuada aplicación requiere algunas precisiones. La definición de criterios es una actividad que implica ciertos riesgos: por un lado, caer en un normativismo que atente contra la motivación de las y los estudiantes y, por otro, renunciar a la elaboración de criterios en nombre de una aproximación más intuitiva. Consideramos que ambos riesgos deben ser evitados y, en este sentido, recomendamos enfáticamente poner en común con el estudiantado los instrumentos y criterios de evaluación desde el comienzo de las actividades. En cuanto a los juicios de valor, es fundamental no perder de vista que generan impacto emocional e inciden en la motivación de las y los estudiantes. Para evitar la carga negativa que pueden arrastrar los juicos, además de tener criterios claros y comunes, es necesario “desmitificar el error”, pues sin este elemento el aprendizaje es imposible. En este sentido, puede decirse que: “Estas elecciones equivocadas se llaman adecuadamente ‘error’ cuando son de tal clase que puedan proporcionar al organismo una información que contribuya a su futura destreza”. Si se comprende que el “error”, por definición, es condición necesaria del aprendizaje, se entenderá la importancia de formar juicios razonablemente fundados. En el conjunto de recursos que conforman la propuesta se ha optado por preferir conceptos con un impacto emocional menor, como “problema” o “inadecuación”.

11 Ministerio de Educación. (2006). Evaluación Para el Aprendizaje: Enfoque y materiales prácticos para lograr que

sus estudiantes aprendan más y mejor. Santiago: Unidad de Currículum y Evaluación.

Elementos clave de la propuesta

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d. Motivación para el aprendizaje “Motivación” y “emoción” son términos estrechamente ligados. Estas palabras derivan del verbo latino movere, que significa ‘moverse’, ‘poner en movimiento’, ‘estar listo para la acción’. La motivación es lo que nos impulsa a actuar para conseguir un objetivo, un estado interno que excita, dirige y sostiene el comportamiento.

las emociones, ya que estas últimas constituyen la forma en que el cerebro evalúa si actúa o no sobre las cosas. Por lo tanto, es posible formular la hipótesis de que los sistemas emocionales crean motivación. Las emociones y las motivaciones son los verdaderos impulsores de cualquier aprendizaje humano.

En el ámbito escolar se entiende que la motivación es un proceso interno que activa, dirige y mantiene una conducta hacia un aprendizaje concreto y en el que participan, obviamente, variables biológicas, psicológicas, de personalidad, sociales y cognitivas. El desarrollo y equilibrio de estos procesos favorecerá una motivación intrínseca, gracias a la cual los alumnos y las alumnas podrán presentar un conducta positiva frente al aprendizaje sin necesidad de recurrir a la motivación extrínseca relacionada con refuerzos exteriores, recompensas, castigos, notas, etc.

El profesor o la profesora deberían controlar el estado de ánimo de sus estudiantes, puesto que este va a ser determinante en la motivación, en la elaboración de contenidos docentes, en la comprensión y en la ejecución de los mismos. El cerebro dispone de un sistema muy bueno de motivación que consiste en la búsqueda de novedades; el niño o la niña se motivan si tiene nuevos estímulos que explorar o conocer. En un ambiente aburrido, estable, sin contrastes, anodino, el cerebro del niño o niña se vuelve pasivo por falta de motivación. Por el contrario, en un ambiente enriquecido, lleno de estímulos y con perspectivas de futuro, el cerebro se activa enormemente.

La motivación es crucial para el aprendizaje exitoso y se encuentra vinculada muy de cerca con la comprensión y las emociones. La motivación puede ser descrita como la fuerza resultante de los componentes emocionales y refleja hasta dónde está preparado un organismo para actuar física y mentalmente de una manera focalizada. De acuerdo con esto, la motivación está íntimamente relacionada con

Pero los estados de motivación y desmotivación no son permanentes, por lo que durante un día de clase, las y los estudiantes pueden pasar por varios estados sucesivos. Según Jensen (2004)12, puede haber tres razones diferentes por las que el alumnado no está motivado temporalmente:

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1. Las asociaciones del pasado, que le pueden provocar un estado negativo o apático. La memoria emocional es asociativa y puede dispararse ante un determinado estímulo que recuerde una situación negativa. 2. Estilos de enseñanza poco o nada participativos, carencia de recursos, temperatura inadecuada, etc. 3. Falta de objetivos claramente definidos o creencias limitantes respecto de su aprendizaje, lo cual no les permite activar la parte izquierda de la corteza frontal, asociada a las emociones positivas. 1. Eliminar la amenaza. Es importante que el o la docente descubra y neutralice los problemas que pueden existir en el aula y ser percibidos por los y las estudiantes como amenazas. 2. Fijar objetivos. Estos deben ser conocidos por las y los estudiantes y relacionados con sus vidas e intereses. 3. Influir positivamente. Es necesario influir sobre las creencias de alumnos y alumnas respecto a sí mismos y sus capacidades para desarrollar su autoconfianza. 4. Gestionar sus emociones. Se debe enseñar la regulación emocional; también puede promoverse mediante el trabajo de rituales, celebraciones, movimiento, etcétera. 5. Generar un proceso de retroinformación continua. Tanto si se da entre docentes y estudiantes, como entre compañeros y compañeras, el feedback enriquece la experiencia de aprendizaje.

12 Jensen, E. (2004). Cerebro y aprendizaje: Competencias e implicaciones educativas. Madrid: Narcea.

Guía Didáctica del Docente

Podemos recomendar cinco estrategias que propone Jensen (2004) para ayudar a los alumnos y las alumnas a motivarse.

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Visión global Visión Global Tomo I Unidad 1 Movimiento Tiempo estimado: 20 horas pedagógicas Objetivo de aprendizaje: Analizar, sobre la base de la experimentación, el movimiento rectilíneo uniforme y acelerado de un objeto respecto de un sistema de referencia espacio-temporal, considerando variables como la posición, la velocidad y la aceleración en situaciones cotidianas. Lección

Tiempo Actitud

1

Descripción del movimiento

6

2

Análisis de los movimientos horizontales

10

3

Análisis de los movimientos verticales

4

18

Mostrar curiosidad, creatividad e interés por conocer y comprender los fenómenos del entorno natural y tecnológico, disfrutando del crecimiento intelectual que genera el conocimiento científico y valorando su importancia para el desarrollo de la sociedad. Trabajar responsablemente en forma proactiva y colaborativa, considerando y respetando los variados aportes del equipo y manifestando disposición a entender los argumentos de otros en las soluciones a problemas científicos. Usar de manera responsable y efectiva las tecnologías de la comunicación para favorecer las explicaciones científicas y el procesamiento de evidencias, dando crédito al trabajo de otros y respetando la propiedad y la privacidad de las personas.

OFT

Habilidades de investigación científica

Dimensión cognitivaintelectual Proactividad y trabajo Tecnologías de la información y la comunicación

• Observar y plantear. • Planificar y conducir una investigación. • Procesar y analizar la evidencia. • Evaluar una investigación. • Comunicar una investidación.

Indicadores de Evaluación

• Demuestran, con experimentos sencillos, por qué es necesario el uso de sistemas de referencia y de coordenadas en la descripción del movimiento de un objeto.

• Utilizan las fórmulas de adición de velocidades de Galileo en situaciones simples y cotidianas, como la de vehículos que se mueven unidimensionalmente.

• Explican conceptos de cinemática, como tiempo transcurrido, posición, desplazamiento, distancia recorrida, velocidad media e instantánea y aceleración, entre otros, asociados al movimiento rectilíneo de un objeto.

• Identifican características de la cinemática del movimiento rectilíneo, en situaciones cotidianas, como ocurre con vehículos, entre otros ejemplos.

• Analizan, con conceptos de cinemática y herramientas gráficas y analíticas, el movimiento rectilíneo de un objeto en situaciones cotidianas.

• Explican el concepto de aceleración de gravedad, y consideran su uso en situaciones de caída libre y lanzamientos verticales. • Obtienen conclusiones, en relación con conceptos de cinemática, a partir de investigaciones experimentales sobre objetos con movi-

Guía Didáctica del Docente

miento rectilíneo con aceleración constante (nula o no nula).

Visión global Tomo I

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Unidad 2 Fuerzas Tiempo estimado: 18 horas pedagógicas Objetivo de aprendizaje: Explicar, por medio de investigaciones experimentales, los efectos que tiene una fuerza neta sobre un objeto, utilizando las leyes de Newton y el diagrama de cuerpo libre. Lección

Tiempo Actitud

1

Comprendiendo las fuerzas y sus efectos

8

2

Explicando las leyes de Newton

10

Esforzarse y perseverar en el trabajo personal entendiendo que los logros se obtienen solo después de un trabajo riguroso, y que los datos empíricamente confiables se obtienen si se trabaja con precisión y orden. Demostrar valoración y cuidado por la salud y la integridad de las personas, evitando conductas de riesgo, considerando medidas de seguridad y tomando conciencia de las implicancias éticas de los avances científicos y tecnológicos. Demostrar valoración e interés por los aportes de hombres y mujeres al conocimiento científico y reconocer que desde siempre los seres humanos han intentado comprender el mundo.

OFT

Habilidades científicas

Proactividad y trabajo. Dimensión física y Dimensión moral. Dimensión sociocultural y ciudadana.

• Observar y plantear. • Planificar y conducir una investigación. • Procesar y analizar la evidencia. • Evaluar una investigación. • Comunicar una investidación.

Indicadores de Evaluación

• Identifican una fuerza como la interacción entre dos cuerpos y su carácter vectorial, entre otras características. • Realizan investigaciones experimentales para obtener evidencias de la presencia de fuerzas como peso, roce y normal, que actúan

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sobre un cuerpo, en situaciones cotidianas, describiéndolas cualitativa y cuantitativamente.

• Aplican las leyes de Newton en diversas situaciones cotidianas, como cuando un vehículo frena, acelera o cambia de dirección su movimiento, entre otras.

• Encuentran, con un diagrama de cuerpo libre, la fuerza neta o resultante sobre un objeto en el que actúa más de una fuerza. • Analizan el efecto que provoca la fuerza neta o resultante en el movimiento de un objeto. • Aplican la ley de Hooke en diversas investigaciones experimentales y no experimentales en las que se utilizan resortes u otros

Guía Didáctica del Docente

materiales elásticos.

Física • 2.º Medio

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Visión Global Tomo II Unidad 3 Trabajo y energía Tiempo estimado: 22 horas pedagógicas Objetivo de aprendizaje

• Describir el movimiento de un objeto, usando la ley de conservación de la energía mecánica y los conceptos de trabajo y potencia mecánica.

• Analizar e interpretar datos de investigaciones sobre colisiones entre objetos, considerando: • La cantidad de movimiento de un cuerpo en función del impulso que adquiere. • La ley de conservación de cantidad de movimiento (momento lineal o momentum).

Lección

Tiempo Actitud

1

Trabajo y potencia mecánica

6

2

Energía y su conservación

8

3

Impulso y cantidad de movimiento

8

20

Esforzarse y perseverar en el trabajo personal entendiendo que los logros se obtienen solo después de un trabajo riguroso, y que los datos empíricamente confiables se obtienen si se trabaja con precisión y orden. Reconocer la importancia del entorno natural y sus recursos, y manifestar conductas de cuidado y uso eficiente de los recursos naturales y energéticos en favor del desarrollo sustentable y la protección del ambiente. Manifestar una actitud de pensamiento crítico, buscando rigurosidad y replicabilidad de las evidencias para sustentar las respuestas, las soluciones o las hipótesis.

OFT

Habilidades científicas

Proactividad y trabajo Dimensión sociocultural y ciudadana Dimensión cognitivaintelectual

• Observar y plantear. • Planificar y conducir una investigación. • Procesar y analizar la evidencia. • Evaluar una investigación. • Comunicar una investidación.

Indicadores de Evaluación

• Determinan el trabajo mecánico realizado por una fuerza en situaciones unidimensionales diversas y cotidianas, como cuando se arrastra o levanta un objeto, o cuando este cae, entre otras.

• Describen la energía mecánica de un objeto en términos de su energía cinética, potencial gravitatoria y potencial elástica, según corresponda.

• Aplican la ley de conservación de la energía mecánica en situaciones cotidianas, como en el movimiento de un objeto en caída libre y, cualitativamente, en una montaña rusa, entre otras.

• Evalúan el efecto del roce en el movimiento de un objeto, en relación con la ley de conservación de la energía mecánica. • Aplican el teorema del trabajo y la energía en situaciones unidimensionales simples y cotidianas. • Determinan la potencia mecánica desarrollada por una fuerza en situaciones cotidianas, como ocurre en el funcionamiento de una grúa o un ascensor, entre otras.

• Evalúan la facilidad o dificultad que existe para cambiar el estado de movimiento de un objeto, de acuerdo a su cantidad de movimiento.

• Describen el impulso que adquiere un objeto en términos de la variación de su cantidad de movimiento y lo relacionan con la segunda ley de Newton.

• Aplican la ley de conservación de la cantidad de movimiento en un sistema cerrado, en colisiones entre objetos que se mueven en la Guía Didáctica del Docente

misma dirección.

• Distinguen colisiones elásticas e inelásticas o plásticas entre dos objetos que se mueven en la misma dirección. • Explican que en una colisión elástica, entre dos objetos que se mueven en una misma dirección, se conserva la energía cinética. • Explican que los efectos de una colisión entre dos objetos pueden ser diferentes para cada uno de ellos. • Analizan resultados experimentales obtenidos en colisiones entre dos objetos que se mueven en la misma dirección.

Visión global Tomo II

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Unidad 4 Universo Tiempo estimado: 16 horas pedagógicas Objetivo de aprendizaje • Demostrar que comprenden que el conocimiento del universo cambia y aumenta a partir de nuevas evidencias, usando modelos como el geocéntrico y el heliocéntrico, y teorías como la del Big Bang, entre otros. • Explicar cualitativamente por medio de las leyes de Kepler y la de gravitación universal de Newton: • El origen de las mareas. • La formación y dinámica de estructuras cósmicas naturales, como el sistema solar y sus componentes, las estrellas y las galaxias. • El movimiento de estructuras artificiales, como sondas, satélites y naves espaciales. Lección

Tiempo Actitud

1

Origen y evolución del universo

8

2

Las leyes del universo

8

Demostrar valoración e interés por los aportes de hombres y mujeres al conocimiento científico y reconocer que desde siempre los seres humanos han intentado comprender el mundo. Mostrar curiosidad, creatividad e interés por conocer y comprender los fenómenos del entorno natural y tecnológico, disfrutando del crecimiento intelectual que genera el conocimiento científico y valorando su importancia para el desarrollo de la sociedad. Manifestar una actitud de pensamiento crítico, buscando rigurosidad y replicabilidad de las evidencias para sustentar las respuestas, las soluciones o las hipótesis.

OFT

Habilidades científicas

Dimensión sociocultural y ciudadana Dimensión cognitivaintelectual

• Observar y plantear. • Planificar y conducir una investigación. • Procesar y analizar la evidencia. • Evaluar una investigación. • Comunicar una investidación.

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Indicadores de Evaluación

• Explican diversos modelos que han intentado describir el universo desde la Antigüedad hasta inicios del siglo XX, como el geocéntrico y el heliocéntrico, postulados por Ptolomeo y Copérnico respectivamente, entre otros.

• Identifican virtudes y limitaciones de los modelos del universo para explicar su dinámica. • Distinguen a científicos como Galileo, Brahe y Newton, entre otros, por sus aportes en la concepción de modelos del universo. • Explican cualitativamente la evolución del universo según la teoría del Big Bang. • Describen características de las cosmogonías de culturas que habitan Chile, como el origen y los elementos que componen el universo, entre otros aspectos.

• Relacionan el desarrollo tecnológico con la evolución de los modelos que describen el universo. • Explican cualitativamente, con las leyes de Kepler, las características del movimiento de los cuerpos del sistema solar. • Explican cualitativamente el fenómeno de las mareas con la ley de gravitación universal. • Explican cualitativamente, con la ley de gravitación universal, el movimiento de traslación que ocurre en sistemas planetarios, satelitales, galácticos y de estructuras artificiales espaciales, entre otros.

• Describen estructuras cósmicas, como planetas, estrellas, sistemas estelares y galaxias, entre otras, a partir del colapso gravitacional. • Explican las ventajas y desventajas de los campos gravitacionales en la navegación espacial y en la instalación de sondas y satéliGuía Didáctica del Docente

tes, entre otros dispositivos tecnológicos.

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Texto del estudiante

FÍSICA

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º

MEDIO

Nathalie Francisca Oyola Espinoza Licenciada en Educación en Física y Matemática Profesora de Estado en Física y Matemática Universidad de Santiago de Chile Carolina Tobar González Licenciada en Ciencias Exactas Profesora de Educación Media en Matemática y Física Universidad de Chile

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El Texto del estudiante Física 2.° Medio es una creación del Departamento de Estudios Pedagógicos de Ediciones SM, Chile.

Dirección editorial Arlette Sandoval Espinoza Coordinación editorial María José Martínez Cornejo Coordinación área Ciencias Naturales Andrea Tenreiro Bustamante Edición Nathalie Oyola Espinoza Asistente de edición Carolina Tobar González Autoría Nathalie Oyola Espinoza Carolina Tobar González Consultor Rolando Díaz Delgado Asesoría pedagógica Guadalupe Álvarez Pereira Corrección de estilo y pruebas Cristian Oyarzo Barrientos

Diseño y diagramación Rossana Allegro V. Mauricio Fresard L. José Luis Jorquera Dölz Iconografía Vinka Guzmán Tacla Ilustraciones Javier Bahamonde Otárola Fernando Vergara Piña René Moya Vega Fotografías Archivos fotográficos SM Shutterstock Pixabay NASA ESO Gestión de derechos Loreto Ríos Melo Jefatura de producción Andrea Carrasco Zavala

Coordinación de Diseño Gabriela de la Fuente Garfias Diseño de portada Estudio SM Ilustración de portada Estevan Silveira

Este texto corresponde al Segundo año de Educación Media y ha sido elaborado conforme al Decreto Supremo N° 614/2013, del Ministerio de Educación de Chile. ©2018 – Ediciones SM Chile S.A. – Coyancura 2283 piso 2 – Providencia ISBN: 978-956-363-290-3 / Depósito legal: 280278 Se terminó de imprimir esta edición de 217.468 ejemplares en el mes de enero del año 2018. Impreso por A Impresores. Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del “Copyright”, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público

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Presentación El texto que tienes en tus manos es una herramienta elaborada pensando en ti. Tú serás el protagonista de tu propio aprendizaje y el texto será el vehículo que, junto con tu profesor o profesora, te oriente y te acompañe en la adquisición de los contenidos y el desarrollo de las habilidades, actitudes y procedimientos propios de la Física.

¿Qué es la Física? Es una ciencia que busca explicar el entorno que nos rodea. Para ello se vale de la observación y de la experimentación, con el fin de establecer leyes, principios y teorías que den cuenta del mundo en el que vivimos. Es una ciencia en constante construcción y, gracias a sus logros, hoy en día podemos ser testigos de incontables avances tecnológicos.

¿Qué aprenderé? En este texto aprenderás acerca de fenómenos relacionados con el movimiento y la fuerza. También conocerás las diferentes formas en que la energía se manifiesta y explorarás los orígenes y la evolución del universo. Finalmente, esperamos que puedas reconocer que, en la ciencia, el conocimiento se construye de forma dinámica y colaborativa.

¿Cómo aprenderé? El texto promueve el desarrollo de habilidades científicas y actitudes como un elemento central del proceso de aprendizaje. Para ello, se presenta una serie de estrategias, actividades, proyectos y procedimientos prácticos que te permitirán razonar, argumentar y experimentar en torno a los fenómenos que se producen en la naturaleza.

Este proyecto es una propuesta integral, que busca contribuir a tu formación como ciudadano activo, crítico, reflexivo, capaz de integrarte y dejar huella en la sociedad. Te invitamos a recorrer tu texto y asombrarte con lo que eres capaz de lograr. Te invitamos a ser protagonista de tu aprendizaje y a tomar un lugar activo para construir un mundo cada vez mejor.

¿Para qué? Para que logres acercarte a esta disciplina científica con gusto y motivación, a fin de que conozcas más tu entorno desde el prisma de la Física.

¿Qué espero yo?

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Índice Conoce tu texto .....................................................................................6 Proyecto del texto ..............................................................................12 Ruta del aprendizaje .........................................................................14

Movimiento ................................................... 16

Fuerzas ..........................................................74

Evaluación inicial..................................................................................18

Evaluación inicial..................................................................................76

Lección 1 Descripción del movimiento ................................22

Lección 1 Comprendiendo las fuerzas y sus efectos ..... 80

Tema 1 ¿Cuándo nos movemos? ...................................................24

Tema 1 Características generales de las fuerzas .......................82

Tema 2 Analizando la relatividad del movimiento .................. 30

Tema 2 Identificando las fuerzas en la vida cotidiana............ 86

Integro lo que aprendí Evaluación de proceso .......................36

A poner en práctica mediante un taller de habilidades científicas ................................................................ 90

Lección 2 Análisis de los movimientos horizontales ...... 38

Integro lo que aprendí Evaluación de proceso ...................... 94

Tema 1 Describiendo el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) ............................................ 40

Lección 2 Explicando las leyes de Newton........................ 96

A poner en práctica mediante un taller de habilidades científicas ................................................................ 44

Tema 2 Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA) ............................ 46 Integro lo que aprendí Evaluación de proceso .......................52 Lección 3 Análisis de los movimientos verticales ............ 54 Tema 1 ¿Qué características posee la caída libre? ...................56 A poner en práctica mediante un taller de habilidades científicas .................................................................58

Tema 1 Estableciendo la primera ley de Newton .................... 98 Tema 2 Aplicando la segunda ley de Newton ........................ 100 Tema 3 Estableciendo la tercera ley de Newton.................... 104 Integro lo que aprendí Evaluación de proceso .................... 108 La ciencia se construye .....................................................110 Síntesis .................................................................................112 Evaluación final...................................................................114

Tema 2 ¿Qué características posee el lanzamiento vertical? ....................................................... 60 Integro lo que aprendí Evaluación de proceso ...................... 64 La ciencia se construye ...................................................... 66 Síntesis ..................................................................................68 Evaluación final ................................................................... 70

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Ïndice

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Trabajo y energía ..................................... 118

Universo ..................................................... 178

Evaluación inicial............................................................................... 120

Evaluación inicial............................................................................... 180

Trabajo y potencia mecánica ........................... 124

Lección 1 Origen y evolución del universo...................... 184

Tema 1 ¿Cuándo se realiza trabajo mecánico?........................126

Tema 1 Origen del universo ..........................................................186

Tema 2 ¿Cómo se relaciona el trabajo mecánico con la potencia? .............................................................. 130

Tema 2 Sistemas planetarios........................................................ 190

Lección 1

Integro lo que aprendí Evaluación de proceso ......................134 Lección 2 Energía y su conservación ............................... 136 Tema 1 ¿Qué es la energía? ..........................................................138 Tema 2 ¿Qué es la energía potencial? .......................................142 A poner en práctica mediante un taller de habilidades científicas ...............................................................146

Integro lo que aprendí Evaluación de proceso .....................198 Lección 2 Las leyes del universo .........................................200 Tema 1 Las leyes de Kepler........................................................... 202 Tema 2 La ley de gravitación universal de Newton ..............206 A poner en práctica mediante un taller de habilidades científicas ..............................................................208

Tema 3 ¿Qué es la energía mecánica? ..................................... 148

Tema 3 Los efectos de la fuerza de atracción gravitacional .................................................. 210

Integro lo que aprendí Evaluación de proceso ......................154

Integro lo que aprendí Evaluación de proceso .....................214

Lección 3 Impulso y cantidad de movimiento................ 156

La ciencia se construye .....................................................216

Tema 1 Describiendo el impulso ..................................................158

Síntesis .................................................................................218

Tema 2 Cantidad de movimiento ............................................... 160

Evaluación final.................................................................. 220

Integro lo que aprendí Evaluación de proceso ......................168 La ciencia se construye ..................................................... 170 Síntesis ..................................................................................172 Evaluación final....................................................................174

Material de apoyo Anexo ................................................................................................... 224 Índice temático .................................................................................. 234 Glosario ............................................................................................... 236 Bibliografía ......................................................................................... 238 Notas .................................................................................................... 239

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Conoce tu texto PROYECTO DEL TEXTO Este texto se centra en una de las grandes ideas de las ciencias: El movimiento de un objeto depende de las interacciones en que participa. Para desarrollar esta idea, te proponemos un Proyecto que se subdivide en 10 misiones, las cuales encontrarás en cada una de las lecciones que estudiarás en el texto.

RUTA DEL APRENDIZAJE En estas páginas te presentamos los principales contenidos que serán abordados en el texto para que puedas identificar y registrar el estado de avance de tus aprendizajes.

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Inicio de Unidad ENTRADA DE UNIDAD Se presenta una imagen central cuya misión es motivar el estudio de los aprendizajes de la unidad. Para ello, en la actividad individual, se proponen preguntas relacionadas con la situación propuesta.

EVALUACIÓN INICIAL Para despertar tu curiosidad, se proponen, en esta instancia, una serie de preguntas relacionadas con las principales nociones que se desarrollarán en la unidad.

¿QUÉ? ¿CÓMO? ¿PARA QUÉ? En estas páginas se presentan los aprendizajes propuestos en el texto. En ¿Qué aprenderás y descubrirás en la unidad? sabrás lo que vas a estudiar, junto con el cómo y para qué lo aprenderás. En ¿Cómo te gustaría protagonizar tu propio aprendizaje?, se presenta una serie de preguntas que pretenden orientar la planificación de tu proceso de aprendizaje. Finalmente, ¿Cómo lograr mis metas? te permitirá implementar una estrategia de aprendizaje para el logro de tus propias metas.

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Conoce tu texto

Presentación de la lección

COMIENZO DE LECCIÓN Cada lección comienza con la sección Ciencia, tecnología y sociedad. Aquí, te presentamos artículos relacionados con la ciencia y desarrollos tecnológicos asociados a los aprendizajes de la unidad.

INICIO DE LA MISIÓN INDAGUEMOS Cada tema inicia mediante una actividad, cuya finalidad es que reconozcas y registres tus ideas previas, además de acercarte a los nuevos conceptos a través de la observación y el planteamiento de preguntas.

En cada lección del texto, te proponemos una misión que se relaciona con el Proyecto del texto.

DESARROLLO DE ESTRATEGIAS En las lecciones se presentan actividades en los que se te enseñará, paso a paso, cómo realizar un procedimiento propio de las ciencias, para luego poner a prueba tus aprendizajes en el paso 5: Aplico lo aprendido.

CIERRE DE LECCIÓN Al finalizar cada lección, encontrarás nuevamente la sección Ciencia, tecnología y sociedad.

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REFLEXIONO SOBRE LO QUE APRENDÍ

CIERRE DE LA MISIÓN

En esta sección, podrás evaluar tu proceso de aprendizaje mediante una serie de preguntas asociadas a los contenidos, habilidades, estrategias y actitudes desarrolladas en la lección.

Aquí, podrás evaluar el trabajo individual y colectivo realizado en la Misión. Además, deberás establecer si esta se incluirá en el Proyecto del texto.

Conoce tu texto

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A PONER EN PRÁCTICA A lo largo del desarrollo de cada lección, se presentan talleres experimentales en los que podrás vivenciar las distintas etapas de una investigación científica.

ETAPAS DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA OBSERVAR Muchas veces es casual, pero comúnmente es activa y dirigida a partir de la curiosidad. De esta manera, lo observado se analiza, se relaciona con conocimientos científicos anteriores y se registra por su potencial relevancia.

PLANTEAR UN PROBLEMA Y FORMULAR UNA HIPÓTESIS En esta etapa, se plantea una interrogante o problema a partir de las observaciones con el objetivo de delimitar el fenómeno que se investigará.

EXPERIMENTAR En esta se planifica y se desarrolla un procedimiento experimental que permita responder la pregunta planteada. Para ello, es necesario relacionar las variables de estudio.

REGISTRAR Y ORGANIZAR Es la recolección y registro de los datos que surgen durante el procedimiento experimental aplicado. Los resultados deben ser organizados, entre otros recursos, en tablas de datos, gráficos, figuras y esquemas.

Para llevar a cabo una investigación científica, se emplea un método preciso y cuidadoso con el propósito de estudiar y comprender los fenómenos que acontecen en la naturaleza. Para ello, es posible distinguir las siguientes etapas:

ANALIZAR Y CONCLUIR Es la explicación de los resultados obtenidos. Se interpretan tanto los resultados esperados como los no esperados.

EVALUAR Se refiere a la revisión del procedimiento realizado. Para ello, es necesario considerar aspectos como la selección de materiales, la rigurosidad en la ejecución de los pasos, en las mediciones y en el análisis, la identificación y corrección de los errores y la calidad de las fuentes de información utilizadas.

COMUNICAR Consiste en dar a conocer los resultados de la investigación científica y las conclusiones obtenidas a partir de ella. En esta etapa, se deben explicar los nuevos conocimientos adquiridos y los procesos emprendidos mediante un lenguaje claro y preciso, que incluya la explicación de los conceptos de mayor complejidad.

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Conoce tu texto

INTEGRO LO QUE APRENDÍ Es una instancia evaluativa que te permite saber cómo te encuentras en tu proceso de aprendizaje respecto de las nociones esenciales de la lección.

¿CÓMO VOY? Aquí podrás identificar el nivel de logro obtenido en la evaluación. A partir de este, podrás valorar los aprendizajes adquiridos respondiendo las preguntas de la sección Reflexiono sobre mi desempeño.

Evaluación para el aprendizaje LA CIENCIA SE CONSTRUYE Esta instancia permite conocer cómo se ha construido el conocimiento científico a lo largo del tiempo y, a su vez, relacionar distintos avances que se han producido en el estudio de la ciencia con diferentes eventos históricos.

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Conoce tu texto

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SÍNTESIS Corresponde a una instancia en la que se destacan las nociones esenciales de la unidad. En esta, se propone como herramienta de síntesis la construcción de un organizador gráfico que te permitirá esquematizar los contenidos, habilidades y actitudes de la unidad.

EVALUACIÓN FINAL Para cerrar la unidad, se propone una instancia evaluativa de los contenidos, en la que se miden, principalmente, habilidades de orden superior, como analizar, aplicar y evaluar.

Actitudes En las diversas actividades y evaluaciones del texto, encontrarás preguntas actitudinales que pretenden identificar tu disposición por aprender. Estas pueden incluir componentes afectivos, cognitivos y valorativos.

Material de apoyo Al final del texto, se presenta una serie de herramientas, cuyo objetivo es apoyar tu trabajo escolar a lo largo del año. Acá encontrarás el índice temático, el glosario, anexos y bibliografía que podrás utilizar para estudiar.

RDC MÁS ALLÁ DEL TEXTO Para descubrir nuevas actividades y profundizar en los aprendizajes, pídele ayuda a tu profesor(a) para acceder a los recursos digitales que se sugieren en el texto. A lo largo de tu texto, también encontrarás códigos que podrás ingresar en la página http://codigos.auladigital.cl para ver los sitios web sugeridos.

Recurso Digital Complementario Son recursos digitales que te ayudarán a complementar los aprendizajes de cada unidad.

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Proyecto del texto Los aprendizajes propuestos en este texto se relacionan de manera transversal con la siguiente gran idea de la ciencia:

El movimiento de un objeto depende de las interacciones en que participa

A partir de esta, te proponemos realizar, junto con la ayuda de tu profesor o profesora, el gran proyecto del texto, en el que deberás elaborar un stand científico que explique la importancia de esta gran idea. Para ello, a lo largo este libro, te proponemos diversas misiones, de las cuales deberás seleccionar 7 para que sean parte de este proyecto. Así, cada vez que termines una de las 10 misiones propuestas, vuelve a estas páginas para justificar tu elección.

Primer semestre UNIDAD

LECCIÓN

1

MISIÓN

1

Grabar un video que ejemplifique la relatividad del movimiento.

2

Confeccionar una maqueta que muestre el movimiento de un cuerpo con velocidad variable.

3

Crear un paracaídas que permita frenar la caída de un huevo.

1

Confeccionar un afiche que muestre un caso hipotético que simule lo que ocurriría si no existieran las fuerzas.

2

Escribir la letra de una canción que explique las leyes de Newton.

¿POR QUÉ INCLUIRÉ ESTA MISIÓN EN EL PROYECTO?

2

12

Proyecto del texto

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SEGUNDO semestre UNIDAD

3

LECCIÓN

MISIÓN

1

Crear un juego de mesa cuyo propósito permita establecer la relación entre trabajo y potencia.

2

Confeccionar una presentación en Power Point o Prezi que plantee una estrategia de ahorro de energía para tu escuela.

3

Confeccionar una maqueta que te permita ejemplificar tres tipos de colisiones.

1

Crear un cortometraje que explique el origen y evolución del universo.

2

Explicar una de las consecuencias de las leyes que rigen el universo.

¿POR QUÉ INCLUIRÉ ESTA MISIÓN EN EL PROYECTO?

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A continuación, te invitamos a descubrir la Ruta del aprendizaje que te mostrará el camino que deberás seguir para adquirir los aprendizajes propuestos en este texto.

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Ruta del aprendizaje Aprender forma parte de tu vida en todo momento, no solo en el colegio, sino también en tu casa, cuando juegas y cuando compartes con otros. Se trata de un proceso constante. Por eso, si estás atento a él, podrás sacarle el mayor provecho. A continuación, te presentamos un esquema que te ayudará a conocer la secuencia de aprendizajes propuestos en el texto, junto con una serie de preguntas que te ayudarán a reconocer tu propia manera de aprender y mejorarla.

¿Qué preguntas debes plantearte para aprender?

Primer semestre UNIDAD 1: MOVIMIENTO

UNIDAD 2: FUERZAS

Antes de iniciar la unidad ¿Qué me gustaría aprender? ¿Cómo me gustaría aprenderlo?

¿Qué actitudes debería poner en práctica para alcanzar mis metas?

Durante el desarrollo de la unidad Lección 1: Descripción del movimiento ¿Qué sé sobre los movimientos?

Lección 2: Análisis de los movimientos horizontales ¿Qué inquietudes tengo y me gustaría resolver al estudiar este tema?

Lección 1: Comprendiendo las fuerzas y sus efectos ¿Por qué es importante aprender sobre las fuerzas?

Lección 2: Explicando las leyes de Newton ¿Con cuál de mis conocimientos previos se relaciona lo que estoy aprendiendo?

Lección 3: Análisis de los movimientos verticales ¿Con qué puedo relacionar los aprendizajes de esta lección?

Al finalizar la unidad ¿Cómo puedo aplicar lo que aprendí en mi vida? ¿Qué estrategia me resultó más efectiva para aprender?

¿Qué aprendizajes incorporé a los que ya tenía? ¿Qué temas me gustaron más? ¿Por qué?

EL MOVIMIENTO DE UN OBJETO DEPENDE

Proyecto

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¿De qué manera el desarrollo de las misiones de la unidad me permitió comprender mejor los movimientos?

¿De qué manera el estudio de las fuerzas se relaciona con la idea de que el movimiento de un objeto depende de las interacciones en que participa?

Ruta del aprendizaje

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Segundo semestre UNIDAD 3: TRABAJO Y ENERGÍA

UNIDAD 4: UNIVERSO

Antes de iniciar la unidad ¿Qué sé sobre este tema? ¿Con qué lo puedo relacionar?

¿Qué inquietudes tengo y me gustaría resolver al estudiar?

Durante el desarrollo de la unidad Lección 1: Trabajo y potencia mecánica ¿Qué actitudes debería poner en práctica para alcanzar mis metas?

Lección 1: Origen y evolución del universo. ¿Por qué es importante aprender sobre el universo?

Lección 2: Energía y su conservación ¿Hay algún tema que no estoy comprendiendo?

Lección 2: Las leyes del universo ¿Qué me gustaría aprender sobre las leyes del universo?

Lección 3: Impulso y cantidad de movimiento ¿Qué inquietudes tengo y me gustaría resolver al estudiar este tema?

Al finalizar la unidad ¿Qué me generó mayores dificultades? ¿Cómo lo resolví? ¿Qué nuevos desafíos tengo al iniciar un próximo tema?

¿Cómo valoro la importancia de lo que aprendí? ¿Cuál fue mi actitud a lo largo de la unidad?

DE LAS INTERACCIONES EN QUE PARTICIPA ¿De qué manera el desarrollo de estas misiones me permitió comprender mejor el mundo que nos rodea?

¿De qué manera la gran idea de la ciencia me permitió explicar los fenómenos naturales que ocurren en el universo?

¿Cuáles de todas las estrategias utilizadas en las misiones del año me resultaron más significativas?, ¿por qué?

Ahora te invitamos a descubrir el apasionante mundo de la Física siguiendo esta ruta del aprendizaje.

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Movimiento Propósito de la unidad

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La presente unidad tiene como hilo conductor el movimiento, de manera que las actividades que se desarrollan en el texto se articulan de acuerdo con los contenidos, habilidades y actitudes que se derivan del estudio de este. Su principal finalidad es que los y las estudiantes describan el movimiento de objetos en una dimensión por medio de las magnitudes que los caracterizan y establezcan relaciones entre estas últimas. Se espera que las y los estudiantes comprendan que, para describir el movimiento de un cuerpo, se requiere de un sistema de referencia, que se escoge de manera arbitraria y según conveniencia. Asimismo, se espera que identifiquen, en situaciones cotidianas y cercanas, las características de los movimientos rectilíneo uniforme y uniformemente acelerado, tanto en forma analítica como en forma gráfica,

Contenidos • Sistema de referencia y sistema de coordenadas. • Relatividad clásica y adición de velocidades de Galileo. • Conceptos de trayectoria, distancia recorrida, desplaza-

Guía Didáctica del Docente

• • • • •

miento, rapidez y velocidad. Diferenciación entre rapidez de velocidad, rapidez media de rapidez instantánea y velocidad media de velocidad instantánea. Descripción analítica y gráfica del movimiento rectilíneo uniforme (MRU). Descripción analítica y gráfica del movimiento rectilíneo uniforme acelerado (MRUA). Confección de gráficos para el MRU y para el MRUA, de posición en función del tiempo, de velocidad en función del tiempo y de aceleración en función del tiempo. Interpretación de gráficos del MRU y MRUA.

asignando especial importancia a los conceptos de posición, tiempo, desplazamiento, velocidad media, rapidez y aceleración. Dentro de este estudio, se incluyen también los movimientos provocados por la acción de la aceleración de gravedad, como la caída libre y el lanzamiento vertical. Por su parte, la unidad de la Guía didáctica tiene como propósito apoyar, desde la labor docente, la adquisición de los aprendizajes, habilidades y actitudes por parte de los y las estudiantes. Para ello, se entrega una serie de orientaciones didácticas, actividades complementaras e instancias de apoyo para la evaluación. Por esa razón, con la presente unidad del Texto del estudiante y de la Guía didáctica, se espera promover y apoyar el desarrollo de los siguientes contenidos, habilidades, actitudes, Objetivos Fundamentales Transversales y grandes ideas de las ciencias.

Habilidades de Investigación Científicas (HIC) En esta unidad aplicarán las siguientes habilidades de investigación científicas:

• • • • •

Observar y plantear preguntas. (HIC 1) Planificar y conducir una investigación. (HIC 2) Procesar y analizar la evidencia. (HIC 3) Evaluar una investigación. (HIC 4) Comunicar una investigación. (HI 5)

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Objetivos Fundamentales Transversales (OFT) En la unidad se promueve el logro de los siguientes OFT:

• Dimensión cognitiva-intelectual. (OFT 1) • Proactividad y trabajo (OFT 3) • Tecnologías de la información y la comunicación (TIC) (OFT 5) Actitudes En las actividades propuestas se promueven las siguientes actitudes:

• Mostrar curiosidad, creatividad e interés por conocer y comprender los fenómenos del entorno na• •

tural y tecnológico, disfrutando del crecimiento intelectual que genera el conocimiento científico y valorando su importancia para el desarrollo de la sociedad. (OA A) Trabajar responsablemente en forma proactiva y colaborativa, considerando y respetando los variados aportes del equipo y manifestando disposición a entender los argumentos de otros en las soluciones a problemas científicos. (OA C) Usar de manera responsable y efectiva las tecnologías de la comunicación para favorecer las explicaciones científicas y el procesamiento de evidencias, dando crédito al trabajo de otros y respetando la propiedad y la privacidad de las personas. (OA E)

Grandes ideas • Los organismos tienen estructuras y realizan procesos para satisfacer sus necesidades y responder •

al medio ambiente. (GI 1) El movimiento de un objeto depende de las interacciones en que participa. (GI 7)

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Organización de los contenidos de la unidad del Texto del estudiante Los contenidos de la unidad se organizan en tres lecciones. Ello, con el fin de comprender las características de los movimientos rectilíneos uniformes y acelerados. El siguiente esquema muestra, en una panorámica general, cómo se organizan los contenidos en la unidad del Texto del estudiante.

Lección 1: Descripción del movimiento

Lección 2: Análisis de los movimientos horizontales

Lección 3: Análisis de los movimientos verticales

¿Cúando nos movemos?

Describiendo el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

¿Qué características posee la caída libre?

Analizando la relatividad del movimiento

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

¿Qué características posee el lanzamiento vertical?

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Movimiento

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Planificación de la unidad

Tiempo estimado: 20 horas pedagógicas

La siguiente propuesta de planificación considera los Aprendizajes Esperados (AE), Objetivos de Aprendizaje (OA) y los Indicadores de Evaluación (IE) asociados a cada uno de ellos para cada lección del Texto del estudiante. Lección

Tiempo

Actitud

1

6

Mostrar curiosidad, creatividad e interés por conocer y comprender los fenómenos del entorno natural y tecnológico, disfrutando del crecimiento intelectual que genera el conocimiento científico y valorando su importancia para el desarrollo de la sociedad.

2

10

Trabajar responsablemente en forma proactiva y colaborativa, considerando y respetando los variados aportes del equipo y manifestando disposición a entender los argumentos de otros en las soluciones a problemas científicos.

3

4

Usar de manera responsable y efectiva las tecnologías de la comunicación para favorecer las explicaciones científicas y el procesamiento de evidencias, dando crédito al trabajo de otros y respetando la propiedad y la privacidad de las personas.

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OFT Dimensión cognitiva-intelectual Proactividad y trabajo Tecnologías de la información y la comunicación

Aprendizajes esperados Reconocer la importancia de establecer un sistema de referencia y un sistema de coordenadas para describir el movimiento de un objeto. Analizar de manera cualitativa y cuantitativa variadas situaciones cotidianas de movimiento rectilíneo: uniforme y uniforme acelerado. Analizar de manera cualitativa y cuantitativa la caída libre y los lanzamientos verticales.

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Notas:

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Objetivos de aprendizaje Analizar, sobre la base de la experimentación, el movimiento rectilíneo uniforme y acelerado de un objeto respecto de un sistema de referencia espacio-temporal, considerando variables como la posición, la velocidad y la aceleración en situaciones cotidianas. (OA 9)

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1

Indicadores de Evaluación IE 1. Demuestran, con experimentos sencillos, por qué es necesario el uso de sistemas de referencia y de coordenadas en la descripción del movimiento de un objeto. IE 2. Utilizan las fórmulas de adición de velocidades de Galileo en situaciones simples y cotidianas, como la de vehículos que se mueven unidimensionalmente. IE 3. Explican conceptos de cinemática, como tiempo transcurrido, posición, desplazamiento, distancia recorrida, velocidad media e instantánea y aceleración, entre otros, asociados al movimiento rectilíneo de un objeto. IE 4. Identifican características de la cinemática del movimiento rectilíneo, en situaciones cotidianas, como ocurre con vehículos, entre otros ejemplos. IE 5. Analizan, con conceptos de cinemática y herramientas gráficas y analíticas, el movimiento rectilíneo de un objeto en situaciones cotidianas. IE 6. Explican el concepto de aceleración de gravedad y consideran su uso en situaciones de caída libre y lanzamientos verticales. IE 7. Obtienen conclusiones, en relación con conceptos de cinemática, a partir de investigaciones experimentales sobre objetos con movimiento rectilíneo con aceleración constante (nula o no nula).

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Notas:

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Inicio de la unidad

Páginas 16 a 19

¿Por qué es importante analizar las características de los movimientos?

Motivación para el aprendizaje

Páginas 16 y 17

“Teniendo en cuenta la diversidad de alumnos existente, ¿de qué modo afecta la motivación de cada uno de ellos? ¿Atribuyen los alumnos a las distintas pautas de actuación docente que configuran los diferentes entornos de aprendizaje el mismo valor motivador que les atribuyen los modelos teóricos? ¿En qué grado la diferente orientación motivacional de los alumnos previa a la instrucción determina el grado en que esta, cuando se diseña sobre la base de los modelos descritos, mejora el interés y la motivación por aprender? Responder estas cuestiones es importante para poder mejorar la eficiencia motivacional de los entornos de aprendizaje y ajustarlos a las distintas clases de alumnos”.

Con el fin de motivar a sus estudiantes en el estudio de los aprendizajes de la unidad, se propone el análisis de una conversación que entablan dos adolescentes en torno a las características del movimiento que describe un cuerpo en caída libre. A partir del diálogo que inician Romina y Miguel, se pueden activar algunos conocimientos previos de las y los estudiantes. Para ello, solicite que, a partir de la información que se entrega en la ilustración, respondan las preguntas de la actividad de la página 17.

¿Quién está en lo correcto Romina o Miguel? Páginas 18 y 19

Con el propósito de seguir indagando en los aprendizajes previos de las y los estudiantes, en estas páginas se propone una secuencia de procedimiento que permitan establecer cuál de los adolescentes está en lo correcto. Para ello, sus estudiantes deberán anticipar los resultados de cada experiencia a partir de sus conocimientos previos. Es importante destacar que en esta instancia todas las respuestas son útiles, ya que se trata de una etapa de exploración; por eso, más allá de centrarse en lo correcto o incorrecto de las respuestas entregadas, estimúlelos a expresar sus ideas. Para finalizar con esta etapa de motivación, señale a sus estudiantes que en el Texto tendrán la oportunidad de validar sus respuestas.

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J. Alonso Tapia (2005)

Evaluación de conocimientos previos Utilice estas páginas para evaluar los conocimientos previos de sus estudiantes. Para ello, solicite que respondan individualmente las preguntas planteadas; luego, motive a quienes lo deseen a exponer sus respuestas para analizar las situaciones descritas.

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Qué aprenderás y descubrirás en la unidad?

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1

Metacognición

Página 20

¿Cómo te gustaría protagonizar tu propio aprendizaje? Página 21

Esta sección permite recoger las diferentes motivaciones de las y los estudiantes. Se espera que, a partir de ellas, planifiquen su trabajo en función de sus aspiraciones y estrategias de estudio. En este caso en particular, la motivación está enfocada en los aprendizajes del movimiento, de tal manera que ellos mismos logren mencionar los contenidos, estrategias y actitudes que desean desarrollar a lo largo de la unidad, anticipando, además, las principales dificultades a las cuales se podría enfrentar. Invítelos a compartir con el resto del curso sus motivaciones, estimulando el respeto por las ideas de otro y la expresión de las mismas.

¿Cómo lograr mis metas? Página 21

En esta instancia, se propone a las y los estudiantes una estrategia para el logro de sus metas. Para ello, guíelos para establecer los pasos que les permitirán aplicar con éxito la estrategia y motívelos a que su propuesta sea presentada cuando la desarrollen. Como en este caso la estrategia es escribir la letra de una canción, los pasos que se pueden considerar son los siguientes: 1. Escoger una canción con la melodía que más le guste. 2. Escribir la historia de la canción, considerando las metas establecidas. 3. Hacer coincidir la letra con la melodía de canción, para luego cantarla.

La secciones propuestas en estas páginas (20 y 21) están orientadas al proceso metacognitivo de sus estudiantes. Considere que la interrogación metacognitiva se entiende como la conciencia del autoconocimiento del aprendizaje, de manera que las preguntas ayuden a tomar decisiones que faciliten la asimilación de nuevos aprendizajes. Considere que las fases de la interrogación metacognitiva son planificación, ejecución y evaluación. Las preguntas que se plantean en cada una de estas fases deben ser distintas, ya que están dirigidas a trabajar diferentes procesos de la metacognición. Como el trabajo de estas páginas está enfocado en la etapa de planificación, puede sugerir a sus estudiantes que respondan preguntas como: • ¿Qué conceptos aprendidos con anterioridad me pueden servir para satisfacer las inquietudes de mis motivaciones? • ¿Qué manera de acercarme a un nuevo conocimiento me resulta más cómoda y natural? • ¿Qué métodos son las óptimos para conseguir los objetivos que me planteo? • ¿Qué técnicas respetan mi estilo personal de trabajo? Recuerde que las respuestas de sus estudiantes en esta fase de la interrogación metacognitiva pueden ser retomadas una vez que se haya avanzado en la unidad; ello, con el objetivo de revisarlas y replantearlas, si fuese necesario.

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Guía Didáctica del Docente

Esta sección entrega a las y los estudiantes las principales metas que se espera que alcancen en la unidad, las cuales se enfocan en los aprendizajes propuestos. A su vez, para cada meta establecida, en ¿Cómo alcanzarlas? se señalan las principales acciones que deberán desarrollar, a lo largo de la unidad, considerando las estrategias que les permitirán el logro de estos aprendizajes. Por último, ¿Para qué alcanzarlas? destaca la importancia que tiene para las y los estudiantes el logro de los aprendizajes propuestos, teniendo en cuenta las actitudes que promueve la unidad. Para finalizar esta sección, motívelos a establecer sus propias metas, considerando las estrategias que emplearán para lograrlas y el propósito que promueve cada una de ellas considerando el trabajo metacognitivo.

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Desarrollo de la unidad

Páginas 22 a 65

LECCIÓN 1: Descripción del movimiento Las actividades propuestas en el Texto del estudiante tienen como propósito el logro de los Aprendizajes Esperados (AE), abordando con diferentes estrategias los Indicadores de Evaluación (IE) e incorporando en cada una de ellas el trabajo con habilidades, actitudes y Objetivos Fundamentales Transversales (OFT). AE

IE

Reconocer la importancia de establecer un sistema de referencia y un sistema de coordenadas para describir el movimiento de un objeto.

IE 1-2 IE 1 IE 3-4 IE 3 IE 3-4 IE 3 IE 3 IE 3 IE 1 IE 1 IE 1 IE 2 IE 1-2 IE 1-2-3-4

Actividad Inicio de la misión (P. 23) Indaguemos (P. 24) Determinemos la posición (P. 25) Indaguemos (P. 26) Determino la distancia recorrida y el desplazamiento (P. 27) Indaguemos (P. 28) Aplico la ecuación de rapidez (P. 28) Desarrollo de estrategias (P. 29) Establezcamos un sistema de referencia (P. 31) Indaguemos (P. 32) Desarrollo de de la misión (P. 33) Indaguemos (P. 34) Cierre de de la misión (P. 35) Integro lo que aprendí (P. 36 y 37)

HIC HIC 2 HIC 1-2 HIC 3 HIC 1-2 HIC 3 HIC 1-2-3 HIC 3 HIC 3 HIC 3 HIC 1-3 HIC 2-5 HIC 1 HIC 4 HIC 3

Actitud/OFT OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA C/OFT 3 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1 OA A/OFT 1

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Propósito de la lección

Guía Didáctica del Docente

En esta lección se trabajan los conceptos que permiten describir el movimiento de los cuerpos, según lo propuesto en los Aprendizajes Esperados. Lo anterior se desarrolla a partir de los recursos y las actividades presentes en el Texto del estudiante, en la Guía didáctica y en los Recursos digitales complementarios (RDC), en función del logro de los Indicadores de Evaluación considerando, además del contenido, las habilidades y acticudes. En el Texto del estudiante, las diferentes temáticas se desarrollan con una propuesta didáctica que trabaja los contenidos comenzando con actividades Indaguemos que buscan la activación de los conocimientos previos para posteriormente formalizarlos en el contenido tratado en el texto. Luego, se presentan actividades que abarcan distintas habilidades, enfocándose principalmente en las de orden superior, ciclo que se repite a lo largo de la lección. De forma articulada al desarrollo del contenido, en los Desarrollo de estrategias se entregan herramientas para resolver problemas. Asimismo, a lo largo de la lección se incorpora el trabajo de las actitudes con los OFT. En la Guía didáctica se presentan pautas para poder utilizar algunas de las actividades del Texto del estudiante como instrumentos de evaluación, fichas de trabajo para los diferentes ritmos de aprendizaje, actividades complementarias y evaluaciones, con sus respectivos solucionarios. Los RDC se integran en el desarrollo de la unidad, con el objetivo de apoyar el proceso de aprendizaje con actividades digitales.

A continuación se presenta una serie de orientaciones para trabajar los temas, actividades y secciones más importantes presentes en la lección del Texto del estudiante. Junto con ello actividades e información complementarias, entre otros recursos, presentes en la Guía didáctica.

Ciencia, tecnología y sociedad P. 22 Esta sección tiene por objetivo promover la alfabetización científica de los estudiantes sobre los contenidos de la lección, utilizando como insumo los textos El sistema de Posicionamiento Global y Alertas de tsunamis más rápidas y efectivas gracias al GPS. En estas, se intencionan preguntas para comenzar una discusión con los estudiantes, de manera de promover la argumentación de las ideas a partir de la escritura o la oralidad. Según Sardà y Sanmartí (2000), en la construcción del conocimiento científico, la argumentación es crucial en el proceso de negociación de significados. En este sentido, es fundamental en el intercambio de diversas ideas en el aula por medio de argumentos, que posibiliten la construcción del conocimiento y con un uso adecuado del lenguaje científico. Luego de leer ambos textos, formule las siguientes preguntas: ¿Cuáles son los principales usos del GPS? ¿Cómo impacta el desarrollo de esta tecnología en la sociedad? ¿Cómo creen que hubiera sido el impacto de la tecnología GPS si esta no fuera de uso público? ¿Cómo creen que sería la sociedad si más tecnologías fueran de uso libre?, ¿qué ejemplos pueden mencionar?

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Inicio de la misión (P. 23) ¿Cómo conducir una investigación?

Centros de investigación en Chile

Esta sección es parte del gran proyecto propuesto para el texto, en el cual se propone que, en cada lección, las y los estudiantes desarrollen una misión. En este caso en particular, la misión tiene como finalidad integrar los contenidos actitudinales propuestos para esta unidad a través de la grabación de un video que ejemplifique la relatividad del movimiento. Para ello, se realiza un trabajo interdisciplinar en que se conjugan otras asignaturas, como Tecnología y el uso de las TIC (tecnologías de la información y la comunicación). Se sugiere organizar esta actividad con el encargado de informática del colegio con el fin de realizar un trabajo interdisciplinar y consignar los espacios necesarios para llevarlo a cabo.

Según el Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC de España, la Comisión Nacional de Científica y Tecnológica CONICYT es el segundo mejor centro de investigación del país. CONICYT fue creada en 1967 como organismo asesor de la Presidencia en materias de desarrollo científico. Desde hace más de 40 años, CONICYT ha estado presente en cada una de las iniciativas de apoyo al fortalecimiento de la ciencia y tecnología en Chile, orientando sus esfuerzos al objetivo final de contribuir al progreso económico, social y cultural del país.

En esta instancia, las y los estudiantes deben planificar su trabajo. Para ello, guíe su labor considerando que para esta investigación científica deben considerar lo siguiente: • Seleccionar un plan de acción que permita solucionar una problemática. • Explicar el propósito y el procedimiento de cada parte de la secuencia de actividades propuestas en su plan de trabajo. • Exponer cómo implementarán la estrategia solicitada para comunicar los resultados.

Esta sección, es parte de Ciencia, tecnología y sociedad por lo que de la misma manera, pretende la construcción del conocimiento científico, pero destacando el desarrollo científico contemporáneo y el rol de chilenos. De forma adicional a las preguntas presentadas en el texto, puede plantear a sus estudiantes las siguientes: ¿Qué científicos chilenos conocen? ¿Cómo consideran que es la divulgación de las investigaciones que se realizan en Chile?, ¿a qué creen que se deba? ¿De qué manera se podría destacar el aporte de científicos chilenos en el conocimiento colectivo?

En 1982 se crea el Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondecyt), como el principal fondo público de apoyo a la investigación individual en Chile. Diez años después, nace el Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondef), que busca promover la vinculación y asociatividad entre instituciones de investigación y empresas, con el objetivo de desarrollar proyectos de investigación aplicada, desarrollo precompetitivo, interés público y transferencia tecnológica. Actualmente, CONICYT cuenta con un total de 13 programas para el apoyo y desarrollo de la investigación de las ciencias dentro de las cuales se encuentra: • EXPLORA: Programa Nacional de Divulgación y Valoración de la Ciencia y la Tecnología. • FONDAP: Fondo de Financiamiento de Centros de Investigación en Áreas Prioritarias. • REGIONAL: Programa Regional de Investigación Científica y Tecnológica. • FONDEQUIP: Fondo de Equipamiento Científico y Tecnológico. Fuente: http://www.conicyt.cl/

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Considere que este plan de trabajo se desarrollará cuando las y los estudiantes estudien todos los aprendizajes necesarios de la lección. En este caso en particular, el desarrollo de la misión se llevará a cabo en la página 33 del texto.

Ventana de profundización didáctica Los proyectos

Los proyectos son actividades que invitan a las y los estudiantes a problematizar la realidad. Generalmente requieren de un tiempo largo para su realización y de cierta autonomía. Además, les permiten relacionarse de manera directa con el mundo natural y socio-tecnológico del que son parte. Cuando los niños y niñas tienen la oportunidad real de desarrollar un proyecto a largo plazo, se está promoviendo en ellos el interés por conocer más acerca de un determinado fenómeno. Al mismo tiempo, estas actividades son altamente motivadoras, ya que consideran las experiencias previas, respondiendo así a los intereses y fortaleciendo el compromiso de las y los estudiantes con el medio ambiente y la sociedad. Mediante este método, se estimula el espíritu crítico, fundamentalmente a partir de la formulación de preguntas sobre el mundo en que vivimos. Finalmente, estas actividades desarrollan una variedad de habilidades cognitivas y metacognitivas, tales como

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Desarrollo de la unidad investigar, planificar y comunicar. Dichas habilidades son indispensables para el proceso de enseñanza-aprendizaje en las Ciencias Naturales, por lo que los proyectos son un aporte significativo para el área. Fuente: La Cueva, A. (1998). La enseñanza por proyectos: ¿mito o reto? Revista Iberoamericana de Educación, 16, 165-190. (Adaptación)

Tema 1: ¿Cuándo nos movemos? Páginas 24 a 34 Para que sus estudiantes sean capaces de describir los movimientos, deben comprender los parámetros con los cuales es posible hacerlo: la posición, el desplazamiento, la distancia, la rapidez y la velocidad. Puede proponerles desarrollar un esquema con estos conceptos y con las ideas previas que manejan en torno a ellos, para volver a revisarlo al final de la lección, completándolo con los conocimientos adquiridos.

Activación de conocimientos previos

30

Para comenzar con el estudio de este tema, puede preguntar a sus estudiantes: ¿qué variables físicas se deben considerar si se quiere describir el movimiento de un cuerpo?, ¿cómo se le pueden asignar cualidades a un determinado movimiento? La idea es que utilicen sus propios términos para responder, lo que le permitirá detectar los aprendizajes de entrada.

Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. Describen detalladamente las características del suceso observado. Definen el concepto de movimiento a partir de las características de la experiencia realizada. Argumentan la importancia de las habilidades y el conocimiento para explicar fenómenos del entorno. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Actividad complementaria Lee la siguiente situación: Patricia se encuentra hablando por teléfono en el balcón de su departamento. En el piso inferior, Sebastián saca una caja y, más abajo, Camila deja una toalla para que se seque. Tal como se muestra en la siguiente imagen.

Habilidades y actitudes científicas Las actividades Indaguemos propuestas en el Texto del estudiante pretenden que los y las estudiantes conozcan, desde su propia experiencia, lo que implica la actividad científica; es decir, que adquieran habilidades de investigación científica mediante la práctica. Se espera que de este modo, comprendan también cómo se genera el conocimiento científico cuando se efectúa de forma integral, permitiendo la comprensión y la reflexión sobre lo aprendido, generando nuevos conocimientos a partir de los conceptos previos.

Guía Didáctica del Docente

Actividad del texto (P. 24) Indaguemos Es importante que considere que en todas las actividades del Texto del estudiante, con un carácter exploratorio y/o experimental, se declaran el objetivo, las habilidades y actitudes que en ella se trabajan. De forma adicional, se explicita el tiempo aproximado en el que se espera que sean desarrolladas. La actividad propuesta busca que los y las estudiantes reconozcan sus ideas previas sobre los sistemas de referencia necesarios para localizar un objeto en el espacio. Por otra parte, los invita a identificar las habilidades necesarias para construir nuevos aprendizajes con el fin de que comprendan su propio proceso de aprendizaje. Al finalizar la actividad, se sugiere realizar una sesión plenaria para comparar las respuestas y discutirlas, valorando los distintos puntos de vista.

En relación con la situación descrita, responde: a. ¿Qué objeto representado en la imagen se encuentra debajo de Patricia, frente a Sebastián y arriba de Camila? b. ¿Cómo señalarías la antena parabólica que se muestra en la escena? c. ¿Qué elementos son necesarios al momento de describir la ubicación de un objeto? d. ¿Se podría determinar la ubicación de un objeto si no existiera ningún tipo de referencia? Explica.

Unidad 1 • Movimiento

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Actividad del texto (P. 25) Determinemos la posición de las personas Con el desarrollo de esta actividad, se espera que sus estudiantes puedan determinar la posición de algunas personas a partir de diferentes sistemas de referencia. Es importante que, a partir de esta, comprendan que la descripción de cualquier movimiento siempre está sujeta al sistema de referencia que se utiliza. Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación Niveles de logro L

ML

PL

Determinaron la posición de cada persona de acuerdo a cada sistema de referencia establecido.

Actividad complementaria Tres amigos, Paula, Esteban y Catalina, se encuentran sentados en las gradas del gimnasio de su colegio, mientras Daniel los observa, tal como se muestra en la imagen. Paula Esteban

3

Catalina

2 1

X (m) 2

3

4

1

2

3

4

La actividad propuesta busca que los y las estudiantes identifiquen la diferencia entre la distancia recorrida y el desplazamiento a partir de sus ideas previas. Como esta experiencia necesita de un insecto, sería interesante realizar la actividad al aire libre, considerando que la física es la ciencia que pretende explicar todos los fenómenos que ocurren en el entorno natural.

Indicadores

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Y (m) 1

Actividad del texto (P. 26) Indaguemos

Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes

Identificaron los aprendizajes que utilizaron para realizar la actividad.

David

terminología se utilizará a lo largo de la unidad y les permitirá distinguir las magnitudes que describen el movimiento, por ejemplo, la rapidez de la velocidad. Antes de revisar los contenidos de estas páginas haga una introducción en que diferencie claramente una magnitud escalar de una vectorial, indicando las características de cada una.

Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica:

Señalaron correctamente la importancia de establecer un sistema de referencia para describir un movimiento.

Z (m)

1

5

6

7

8

Si el sistema de referencia se sitúa en los pies de Daniel, responde: a. ¿Cuál es la posición de cada amigo?1 b. ¿Quién se encuentra más lejos de Daniel? ¿Cuál es la diferencia entre distancia recorrida y desplazamiento? (P. 26) Los conceptos de desplazamiento y distancia, de la página 27, introducirán a sus estudiantes el concepto de vector y escalar. Es muy importante que comprendan en esta instancia la diferencia entre ambos conceptos, ya que esta

Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. Identifican correctamente la representación gráfica de la distancia recorrida y el desplazamiento.

31

Señalan la importancia del estudio del movimiento para la comprensión de conceptos. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Actividad del texto (P. 27) Determino la distancia recorrida y el desplazamiento Esta actividad permite poner en práctica los aprendizajes adquiridos acerca de la distancia recorrida y el desplazamiento. Por tratarse de una actividad individual, es necesario guiar a las y los estudiantes en la interpretación del contexto para que puedan determinar lo solicitado. Si lo considera necesario, resuelva esta actividad en la pizarra, en conjunto con ellos. Es importante que, en esta instancia, sus estudiantes puedan evidenciar numéricamente la diferencia entre el desplazamiento y la distancia recorrida, ya que, a partir de estos conceptos, se obtienen otras variables que permiten describir el movimiento. Para profundizar estos contenidos, puede realizar la siguiente pregunta: ¿de qué manera se podría calcular el desplazamiento en un plano o en el espacio? Si bien la pregunta excede los propósitos de aplicación de la lección, permite que los y las estudiantes conozcan las limitaciones del modelo unidimensional. Puede complementar con preguntas como la siguiente: ¿Con qué sistema de coordenadas se podría describir el movimiento de un jugador por una cancha de fútbol, un pájaro por el aire o de un equilibrista que camina por la cuerda floja?

Guía Didáctica del Docente

Indicadores

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Física • 2.º medio

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Desarrollo de la unidad Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Determina correctamente la distancia recorrida. Determina correctamente el desplazamiento.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad? (P. 28) Confundir los conceptos de rapidez y velocidad suele ser un error frecuente entre las y los estudiantes; por ello, es importante que, en el tratamiento de estos, se evidencien sus diferencias, de modo que puedan ser empleados posteriormente sin mayor dificultad.

En esta actividad, para reemplazar los rieles solicitados, pueden utilizarse listones de maderas o reglas unidas por cinta adhesiva. Lo fundamental es que sean superficies rígidas y que permitan que las bolitas tengan un solo grado de libertad para desplazarse. El tratamiento de datos de la actividad no debería implicar dificultad, pero sí su obtención. Aproveche esta oportunidad para promover el desarrollo de aspectos actitudinales relacionados con el trabajo científico, recalcándoles que debe existir una buena comunicación al interior del grupo de trabajo y ser muy ordenados en sus mediciones, ya que estas actitudes les permitirán obtener mejores resultados. Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. Reconocen las características que determinan la rapidez de un cuerpo.

Guía Didáctica del Docente

Realice el esquema del problema en la pizarra y resuélvalo paso a paso con sus estudiantes; ello, con el objetivo de incorporar este tipo de estrategia para resolver problemas, de modo que puedan aplicarla luego en el paso 5 aplico lo aprendido. Es importante que, en esta instancia, sus estudiantes puedan evidenciar la diferencia entre rapidez y desplazamiento, considerando principalmente que la primera depende de la distancia recorrida, por lo que es una magnitud escalar, mientras que la segunda depende del desplazamiento, por lo que es una magnitud vectorial.

Actividad complementaria

Actividad del texto (P. 28) Indaguemos

Indicadores

Guíe a sus estudiantes en el trabajo con la expresión que describe la rapidez, ya que despejar las diferentes variables que la componen puede implicar una dificultad para el posterior cálculo. Indíqueles los criterios que comúnmente se utilizan con este fin y señáleles que los pueden aplicar luego en otras expresiones. Desarrollo de estrategias (P. 29)

Establece las características actitudinales para mantener la curiosidad y el interés por aprender.

32

Actividad del texto (P. 28) Aplico la ecuación de rapidez

Definen correctamente el concepto de rapidez. Establecen sus inquietudes al analizar los resultados de la experiencia. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Jorge sale de su casa (punto P de la imagen) a las 15:45 h rumbo a la casa de su amiga Carolina (señalada por el punto C), recorriendo el camino indicado en la imagen. 200 m

100 m

100 m

P

C

Al llegar a su destino, su reloj marca las 15:50 h. A partir de esta situación responde: a. ¿Cuál fue la rapidez media de Jorge? (Expresa el resultado en m/s) b. ¿Cuál fue la velocidad media de Jorge? (Expresa el resultado en (m/s)?

Recurso digital Utilice el RDC para trabajar los conceptos de posición, desplazamiento, distancia recorrida, velocidad media e instantánea y aceleración, entre otros, asociados al movimiento rectilíneo de un objeto. Guíe a sus estudiantes a realizar los acertijos que se plantean.

Unidad 1 • Movimiento

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1

Actividad del texto (P. 32) Indaguemos

Tema 2: Analizando la relatividad del movimiento Páginas 30 a 34 Alfabetización científica En esta lección se trabajan los conceptos que permiten comprender que el movimiento de los cuerpos depende siempre del sistema de referencia utilizado. Para ello, se presenta un contexto cotidiano con el propósito de que las y los estudiantes adquieran los conceptos e ideas básicas de la relatividad para comprender las experiencias y situaciones cercanas. Trabaje en conjunto con sus estudiantes la situación que se describe en las páginas 30 y 31, respondiendo las preguntas que ahí se plantean. Para enfatizar la discusión, puede realizar las siguientes preguntas: las aves ¿cómo verán al chofer der bus: en reposo o en movimiento?, ¿cómo verá el chofer a los árboles y a las vacas? La idea de estas preguntas es que infieran que todos los movimientos son relativos al observador y por ende al sistema de referencia.

Para impulsar la alfabetización científica y la naturaleza de las ciencias, que se promueven en esta lección, antes de realizar la actividad, pida a sus estudiantes que formulen hipótesis respecto de cómo verán la pelota. ¿Pueden afirmar que desde ambas posiciones observarán lo mismo? Invítelos a expresar sus ideas, evitando el juicio crítico, guiándolos para que en las hipótesis observen la relación de las trayectorias del objeto según los posibles observadores. También es posible variar la actividad, pidiendo que un o una estudiante deje caer la pelota mientras corre y observen qué ocurre, comparando esto con lo observado en el caso anterior; ello, con el fin de verificar que la relatividad del movimiento depende del observador. Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Actividad del texto (P. 31) Establezcamos un sistema de referencia

Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia.

Indique a sus estudiantes que, para establecer el sistema de referencia solicitado, se pueden incorporar objetos, animales o personas a la ilustración, de forma que logren describir el movimiento deseado. Por ejemplo, pueden incorporar una persona caminando dentro de bus o bien caminando por el costado del camino. Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica:

Describen las trayectorias a partir de las observaciones realizadas. Explican las características de la relatividad de las trayectorias a partir de las evidencias observadas.

33

Señalan la importancia de las observaciones para la descripción de fenómenos cotidianos. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Niveles de logro L

ML

PL

Establecen correctamente el sistema de referencia para cada caso solicitado. Señalan las características que determinan que todos los movimientos son relativos. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

¿Las trayectorias pueden ser relativas? (P. 32)

Naturaleza de las ciencias A partir de lo que establecen los Objetivos de Aprendizaje de las Bases Curriculares, se espera que los y las estudiantes adquieran un conjunto de ideas sobre la naturaleza de las ciencias. En esta lección en particular, las actividades Indaguemos pretenden promover el conocimiento científico basado en evidencia empírica de manera que, a partir del trabajo práctico, las y los estudiantes logren adquirir los nuevos conocimientos científicos.

Desarrollo de la misión (P. 33) ¿Cómo comunicar una investigación? Para llevar a cabo el proyecto de esta lección y de acuerdo al trabajo interdisciplinar señalado al inicio del mismo, lleve a sus estudiantes a la sala de computación para que puedan elaborar el video solicitado. Para asegurarse de que los ejemplos empleados por cada grupo de trabajo sean correctos, genere la instancia para que cada equipo le muestre su ejemplo y sugiera ideas de mejoras para la elaboración del producto final. Cuando cada grupo haya terminado su misión, solicite a las y los estudiantes que presenten su video al resto del curso y en conjunto discutan y analicen cada ejemplo. En este punto puede formular preguntas como las siguientes: ¿Cómo se evidencia el movimiento relativo en este ejemplo? ¿Qué pasaría si se cambia el observador, hubieran tenido el mismo resultado? ¿De qué manera el trabajo audiovisual permite comprender mejor los fenómenos cotidianos? ¿Todos los movimientos son relativos?

Guía Didáctica del Docente

Rúbrica de evaluación Indicadores

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Desarrollo de la unidad Puede evaluar la actividad realizada, usando las siguientes rúbricas:

Establecen la velocidad de un cuerpo desde un sistema de referencia establecido.

Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes

Establecen una pregunta de interés respecto a la situación analizada.

Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Seleccionan un plan de trabajo coherente con la misión encomendada.

Mujeres en la historia de la ciencia P. 35

Justifican el procedimiento realizado para llevar a cabo su trabajo. Implementan adecuadamente la estrategia para ejemplificar lo solicitados. Trabajan de forma responsable y ordenada siguiendo el plan establecido. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Rúbrica de evaluación para la comunicación de resultados Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Informan sobre la investigación realizada con los recursos comunicacionales utilizados. 34

La importancia de la retroalimentación

Presentan su trabajo utilizando lenguaje científico apropiado. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Actividad del texto (P. 34) Indaguemos Guíe a sus estudiantes para que infieran sobre qué sucede cuando se observa un cuerpo en movimiento desde un sistema de referencia que también está en movimiento. Puede que el contexto de la actividad no les resulte cercano. En ese caso, plantee otras situaciones cercanas en que puedan evidenciar la velocidad relativa, por ejemplo, el paradero y un automóvil en movimiento, un vehículo y una moto, la Tierra y la Luna, entre otros.

Guía Didáctica del Docente

Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes

Conducen adecuadamente la experiencia.

Aproveche esta sección para destacar el rol de la mujer en sociedades conservadoras, en las cuales históricamente esta se centró en las labores del hogar o en el trabajo manual. Puede plantear algunos temas de discusión con preguntas como la siguiente: ¿qué importancia ha tenido el acceso igualitario a la educación, en equiparar las posibilidades de ambos sexos, de acceso al mundo del conocimiento y el trabajo calificado? Promueva el respeto por las opiniones divergentes y el derecho a expresarse por turnos. Si lo estima conveniente, solicite a sus estudiantes que realicen una investigación sobre el aporte de las mujeres a la ciencia contemporánea y que escriban una reseña de la mujer que les resulte más interesante.

Ventana de profundización didáctica

Expresan la realización de su investigación argumentando las razones de la elección de su ejemplo.

Indicadores

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Niveles de logro L

ML

PL

Comúnmente la retroalimentación al trabajo realizado por las y los estudiantes es entregada en forma de calificación o a partir de algún juicio de valor utilizando categorías de bueno o malo. Un estudio realizado por Ruth Butler en 1988 demostró que la retroalimentación con comentarios realizados por el profesor o profesora se tradujo en mayores logros para las y los estudiantes participantes de la investigación. Por su parte, esta investigadora logró demostrar que la retroalimentación que consistía en la entrega de una nota y comentarios de los docentes, resultó ser poco efectiva, ya que aquellos tendían a concentrarse en la nota, haciendo caso omiso de los comentarios que los invitaban a mejorar su trabajo. Desde esta perspectiva, se concluye que los comentarios utilizados como retroalimentación son efectivos para optimizar el proceso de aprendizaje, ya que los estimula a revisar su trabajo a partir de una corrección cualitativa, que les da la posibilidad de mejorar. Con el fin de que estos comentarios tengan el efecto deseado, es importante que sean evaluaciones que partan desde aspectos positivos sin utilizar juicios de valor. Fuente: http://148.208.122.79/mcpd/descargas/Materiales_de_ apoyo_3/Avila_retroalimentacion.pdf (Adaptación)

Relacionan la experiencia con los contenidos trabajados anteriormente.

Unidad 1 • Movimiento

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Cierre de la misión (P. 35) En esta instancia de la misión, se espera que las y los estudiantes evalúen su desempeño en el trabajo realizado, analizando su trabajo personal como colectivo, con el propósito de que puedan calificarlo a partir de la retroalimentación. Para ello, además de las preguntas planteadas en el Texto del estudiante, se sugiere implementar las siguientes pautas de evaluación: Pauta de auto-evaluación Sí

No

Realicé aportes para la ejemplificación del movimiento relativo. Fui responsable en mis tareas dentro del grupo de trabajo. Trabajé con conciencia e interés en el desarrollo de la misión. Respeté las decisiones del grupo con el propósito de desarrollar satisfactoriamente el proyecto.

Pauta de co-evaluación Aspectos a evaluar

1

Integro lo que aprendí P. 36 y 37

¿Cómo evaluar una investigación?

Aspectos a evaluar

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Sí

No

Hubo buena disposición para el trabajo colaborativo. Los distintos miembros del grupo colaboraron con ideas. Se respetaron distintas ideas para llevar a cabo el procedimiento.

Invite a sus estudiantes a poner en práctica los aprendizajes adquiridos en la lección respondiendo las preguntas que se proponen en esta evalución de proceso. Una vez que hayan respondido las preguntas, pida a sus estudiantes que desarrollen la sección ¿Cómo voy? y registren su nivel de desempeño según las respuestas correctas que hayan tenido. De acuerdo al nivel de desempeño se propone el trabajo con actividades complementarias. El propósito de estas actividades es trabajar según los diferentes ritmos de aprendizaje. Si sus estudiantes obtuvieron un nivel de desempeño logrado, invítelos a realizar la Ficha de ampliación de la página 51. A quienes obtuvieron un desempeño correspondiente a Por lograr y Medianamente logrado, solicíteles realizar la Ficha de refuerzo de la página 50. Para apoyar el desarrollo de la metacognición de sus estudiantes solicite que respondan las preguntas planteadas en la sección Reflexiono sobre mi desempeño, enfóquese en motivarlos, junto con verificar si pudieron relacionar lo estudiado con la vida diaria. Asimismo, para verificar la conexión con la vida cotidiana, pregúnteles: ¿en qué situaciones se puede observar el movimiento relativo? Respecto de la motivación, puede realizar las siguientes preguntas: • ¿Cuál fue mi actitud durante la lección? • ¿Cómo influyó mi actitud en mi aprendizaje? • Si no puedo resolver un problema, ¿qué siento? • ¿Cómo enfrento el éxito?

35

Se comunicaron de una manera clara y adecuada.

Reflexiono sobre lo que aprendí (P. 35)

Guía Didáctica del Docente

Para orientar esta sección, invite a sus estudiantes a que analicen su proceso de aprendizaje en la lección, invitándolos a responder las preguntas plateadas. Es importante que, en esta instancia, las y los estudiantes identifiquen además de los contenidos abordados las habilidades, estrategias y actitudes que se desarrollaron durante la lección.

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Desarrollo de la unidad LECCIÓN 2: Análisis de los movimientos horizontales Las actividades propuestas en el Texto del estudiante tienen como propósito el logro de los Aprendizajes Esperados (AE), abordando con diferentes estrategias los Indicadores de Evaluación (IE) e incorporando en cada una de ellas el trabajo con habilidades, actitudes y Objetivos Fundamentales Transversales (OFT). AE Analizar de manera cualitativa, cuantitativa, algebraica y gráficamente, variadas situaciones cotidianas de movimiento rectilíneo: uniforme y uniforme acelerado.

Guía Didáctica del Docente

36

IE

Actividad

Habilidad

Actitud/OFT

IE 4

Inicio de la misión (P. 39)

HIC 2

OA A-C/OFT 1-3

IE 4-5

Indaguemos (P. 40)

HIC 1-2-3

OA C-E/OFT 3-5

IE 5

Reflexiono sobre el gráfico de posición (P. 41)

HIC 3

OA A/OFT 1

IE 4-5

Interpretemos gráficos del MRU (P. 42)

HIC 3

OA C/OFT 3

IE 4-5

Desarrollo de estrategias (P. 43)

HIC 3

OA A/OFT 1

IE 4-5

A poner en práctica (P. 44 y 45)

HIC 1-2-3

OA C/OFT 3

IE 4-5

Indaguemos (P. 46)

HIC 1-2-3

OA C/OFT 3

IE 4

Aplico la ecuación de aceleración (P. 47)

HIC 3

OA A/OFT 1

IE 5

Desarrollo de estrategias (P. 48)

HIC 3

OA A/OFT 1

IE 4

Desarrollo de de la misión (P. 48)

HIC 2-5

OA A/OFT 1

IE 4

Desarrollo de estrategias (P. 50)

HIC 3

OA A/OFT 1

IE 4

Cierre de la misión (P. 51)

HIC 4

OA A/OFT 1

Propósito de la lección En esta lección se trabajan los conceptos que permiten analizar el movimiento de los cuerpos a partir de las características que poseen cuando describen una trayectoria horizontal, según lo propuesto en los Aprendizajes Esperados. Lo anterior se desarrolla a partir de los recursos y las actividades presentes en el Texto del estudiante, en la Guía didáctica y en los Recursos digitales complementarios (RDC), en función del logro de los Indicadores de Evaluación considerando, además del contenidos, las habilidades y actitudes. En el Texto del estudiante, las diferentes temáticas se desarrollan con una propuesta didáctica que trabaja los contenidos comenzando con actividades Indaguemos que buscan la activación de los conocimientos previos para posteriormente formalizarlos en el contenido tratado en el texto. Luego, se presentan actividades que abarcan distintas habilidades, enfocándose principalmente en las de orden superior, ciclo que se repite a lo largo de la lección. De forma articulada al desarrollo del contenido, en los Desarrollo de estrategias se entregan herramientas para resolver problemas y en A poner en práctica se trabajan las habilidades científicas propuestas, poniendo énfasis en el desarrollo de procesos científicos. Asimismo, a lo largo de la lección se incorpora el trabajo de las actitudes con los OFT. En la Guía didáctica se presentan pautas para poder utilizar algunas de las actividades del Texto del estudiante como instrumentos de evalución, fichas de trabajo para los diferentes ritmos de aprendizaje, actividades complementarias y evaluaciones, con sus respectivos solucionarios. Los RDC se

integran en los tres momentos del desarrollo de la unidad: inicio, desarrollo y cierre, con el objetivo de apoyar el proceso de aprendizaje con actividades digitales. A continuación se presenta una serie de orientaciones para trabajar los temas, actividades y secciones presentes en la lección del Texto del estudiante. Además, se acompañan actividades e información complementarias, entre otros recursos, en la Guía didáctica.

Ciencia, tecnología y sociedad P. 38 Con la intención de activar las ideas previas y la alfabetización científica de las y los estudiantes sobre los contenidos de esta lección, se utiliza el texto El rol de la velocidad en los accidentes de tránsito para comenzar una discusión con los estudiantes, de manera de promover la argumentación de las ideas a partir de la escritura y la oralidad. Este sentido, es fundamental que el intercambio de diversas ideas en el aula, por medio de argumentos, posibilite la construcción del conocimiento. Luego de leer el texto, formule las siguientes preguntas: ¿De qué manera influye la velocidad en los accidentes de tránsito? ¿Por qué es importante conocer las consecuencias que tiene el exceso de velocidad? ¿Cómo influye este conocimiento en la sociedad? ¿Consideran que este tipo de campañas ayuda a generar conciencia en la conducción?, ¿por qué?

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Esta sección es parte de Ciencia, tecnología y sociedad, por lo que de la misma manera pretende la construcción del conocimiento científico a partir del análisis de la información. En este caso en particular el texto El secreto de la VELOCIDAD de Usain Bolt promueve el estudio del movimiento descrito por el atleta introduciendo los aprendizajes que se adquirirán durante la lección. Una vez leído el texto, formule las siguientes preguntas: ¿Qué parámetros se consideraron en el estudio para analizar la velocidad del atleta? ¿De qué manera, las condiciones externar influyen en la velocidad que adquiere una persona? ¿Qué importancia tiene el estudio de la velocidad para las acciones que realizamos a diario? Inicio de la misión (P. 39) ¿Cómo conducir una investigación? En esta lección, los estudiantes tendrán la misión de confeccionar una maqueta que muestre el movimiento de un cuerpo con velocidad variable. En este caso, el trabajo interdisciplinario se puede llevar a cabo con el profesor de tecnología. Para comenzar con esta misión, motive a los estudiantes indicándoles que al momento de conocer los aprendizajes necesarios, deberán llevar a cabo su proyecto (página 48 del texto). En esta instancia, solo deben planificar su trabajo. Para ello, oriente el trabajo de los estudiantes considerando que: • Forman equipos de trabajo respetando las habilidades y competencias de cada integrante. • Reconocen que las responsabilidades individuales en la ejecución de su investigación. • Seleccionan un plan de acción para diseñar su investigación científica que permita solucionar su problemática. • Utilizan procedimientos, software y plataformas de análisis de textos durante la búsqueda de información en su investigación científica.

Tema 1: Describiendo el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) Páginas 40 a 45 Es importante que trabaje previamente con sus estudiantes los elementos que conforman un gráfico, su construcción y su interpretación. Además, el cálculo de la pendiente de un gráfico y el área bajo la curva, ya que aquello tendrá un significado físico particular, según sean las magnitudes representadas en los ejes.

1

Actividad del texto (P. 40) Indaguemos Esta actividad es la primera instancia en que el estudiante será capaz de registrar datos. Para ello, es importante fomentar la actitud de realizar trabajos en forma ordenada y rigurosa, ya que el resultado de la experiencia depende de ello. Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. Registran los datos de forma responsable. Determinan correctamente la velocidad. Analizan correctamente los resultados de la experiencia. Trabajan de forma ordenada y colaborativa. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Actividad del texto (P. 41) Reflexiono sobre el grafico de posición Aproveche la oportunidad para hacer notar que las representaciones gráficas permiten la síntesis de mucha información, por lo que dentro del lenguaje de la ciencia son representaciones cargadas de significado que se pueden interpretar. En este caso en particular, los estudiantes deben identificar que la pendiente de la recta en un gráfico de posición-tiempo representa la rapidez del movimiento.

37

Recurso digital Utilice el RDC de la página 42 para construir una bitácora digital que permita relacionar los contenidos trabajados en la unidad con las representaciones gráficas del movimiento rectilíneo. Actividad del texto (P. 42) Interpretemos gráficos del MRU La interpretación y construcción de gráficos es esencial para la comprensión de los aprendizajes de esta lección; por ello es fundamental que las y los estudiantes realicen satisfactoriamente esta actividad. Para asegurar el propósito de esta, puede realizar la actividad de forma grupal con todo el curso. Para destacar la importancia de los gráficos en la síntesis de mucha información, puede plantear preguntas como las siguientes: ¿se podría decir de otra manera la información contenida en el gráfico?, y si es así, ¿cuáles son las ventajas y desventajas de realizar una representación gráfica?

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Ciencia al día P. 39

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Desarrollo de la unidad Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. Determinan el desplazamiento y la velocidad media de cada gráfico. Construyen correctamente los gráficos de velocidad en función del tiempo. Analizan las características del movimiento representado en cada gráfico. Estipulan las ventajas que tienen los gráficos para el estudio del movimiento. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Desarrollo de estrategias (P. 43) En el paso 5 aplico lo aprendido, indique a sus estudiantes que usen el mismo paso a paso desarrollado en el problema propuesto con el fin de que reconozcan la utilidad de aplicar los modelos. Es importante que, en esta instancia, puedan poner en práctica todos los aprendizajes de la lección. 38

A poner en práctica P. 44 y 45 ¿Cómo conducir una investigación científica?

Guía Didáctica del Docente

Esta actividad de aprendizaje representa la oportunidad para trabajar habilidades científicas, que en este caso promueve principalmente Organizar datos cualitativos con precisión. De forma transversal al objetivo de esta actividad práctica, se trabajan otras habilidades: Conducir rigurosamente investigaciones científicas; Analizar y explicar los resultados de una investigación científica experimental, y Explicar y argumentar con evidencias. Para llevar a cabo esta experiencia, guíe en todo momento los pasos establecidos, de forma que las y los estudiantes logren el propósito de la actividad, considerando las actitudes que esta también promueve. Para comenzar, solicíteles leer la Situación problema y, a partir de ella, elaborar una hipótesis a la siguiente pregunta de investigación: ¿Cómo varía el nivel del agua de la botella a medida que el líquido sale por el orificio? Una vez establecida la hipótesis de la pregunta, respalde el procedimiento experimental que llevan a cabo las y los estudiantes. Considere dar énfasis a la cápsula Reduce, Reutiliza, Recicla de manera que los estudiantes desarrollen una de las grandes ideas de la ciencia propuestas en la unidad: “Los organismos tienen estructuras y realizan procesos para satisfacer sus necesidades y responder al medio ambiente”.

Para ello, formule las siguientes preguntas: ¿Cómo influyen los desperdicios que desechamos al medio ambiente? ¿De qué manera se pueden reducir, reutilizar y/o reciclar los materiales de la actividad? Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de esta actividad experimental, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Formulan una hipótesis para la pregunta de investigación. Conducen adecuadamente el procedimiento experimental. Realizan estudios de confiabilidad para validar los datos obtenidos. Comparan las inferencias e interpretaciones formuladas con la hipótesis de trabajo, para hallar coherencia y consistencia entre ellos. Plantean conclusiones basándose en las evidencias y los resultados formulando relaciones entre las variables y las inferencias formuladas. Señalan las dificultades del procedimiento experimental. Evalúan el trabajo individual y colectivo. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Tema 2: Movimiento Rectilíneo Uniforme Acelerado (MRUA) Página 46 a 50 En este tema se introduce por primera vez el concepto de aceleración. Es importante que en esta instancia quede en evidencia su relación con la variación de la velocidad y el tiempo. Para ello, puede utilizar diversos ejemplos en los que se evidencie el cambio de velocidad que provoca la aceleración como: la carrera de Usain Bolt, el lanzamiento de un pelota, entre otros. Actividad del texto (P. 46) Indaguemos La actividad requiere rigurosidad en torno a las observaciones, las interpretaciones y las conclusiones que se desprendan de ella. Oriente a sus estudiantes para que noten los efectos de la fuerza aplicada sobre la bolita en cuanto a su velocidad. Invite a sus estudiantes a contrastar los resultados obtenidos, con el objetivo de crear una conclusión general para la actividad.

Unidad 1 • Movimiento

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Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. Describieron los cambios en el estado del movimiento a partir de sus observaciones. Fueron rigurosos en sus observaciones y descripciones. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Actividad del texto (P. 47) Aplico la ecuación de aceleración Esta actividad permite aplicar la ecuación de aceleración bajo un contexto cotidiano de acuerdo al texto de Usain Bolt de la sección CTS del inicio de la lección. Como esta es la primera instancia en que las y los estudiantes aplicarán este modelo matemático, es importante guiar su trabajo individual. Desarrollo de estrategias (P. 48) En el paso 5 Aplico lo aprendido, indique a sus estudiantes que usen el mismo paso a paso desarrollado en el problema propuesto con el fin de que reconozcan la utilidad de aplicar los modelos.

Actividad complementaria Un tren cuya velocidad inicial es de 8 m/s acelera de manera constante a una razón de 4 m/s2.

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1

Desarrollo de la misión (P. 48) ¿Cómo comunicar una investigación? Para llevar a cabo el proyecto de esta lección y de acuerdo al trabajo interdisciplinar señalado al inicio del mismo, solicite a sus estudiantes que desarrollen la maqueta que les permita evidenciar un movimiento con velocidad variable. Para confirmar que las ideas planificadas por cada grupo de trabajo sean correctas, genere la instancia para que cada equipo le muestre el diseño de su prototipo y sugiera ideas de mejoras para la elaboración del producto final. Puede evaluar la actividad realizada, usando las siguientes rúbricas: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Forman equipos de trabajo respetando las habilidades y competencias de cada integrante. Reconocen que las responsabilidades individuales en la ejecución de su investigación. Seleccionan un plan de acción coherente para diseñar su investigación científica. Utilizan procedimientos, software y plataformas de análisis de textos durante la búsqueda de información.

39

Utilizan conocimientos científicos en soluciones de problemas cotidianos. Argumentan la importancia de las habilidades y conocimientos científicos para resolver diferentes problemas del entorno. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Rúbrica de evaluación para la comunicación de resultados Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Informan sobre la investigación realizada con los recursos más adecuados.

a. ¿Qué velocidad tiene el tren a los 20 segundos de viaje? b. ¿Qué distancia abrá recorrido el tren en ese tiempo?

Presentan su trabajo utilizando lenguaje científico apropiado. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Guía Didáctica del Docente

Expresan la realización de su investigación argumentando las razones de la elección de su trabajo.

Física • 2.º medio

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Desarrollo de la unidad Las TIC (P. 49) Para trabajar de manera más lúdica y dinámica la construcción de gráficos del MRUA invite a sus estudiantes a trabajar con el recurso digital: El Hombre Móvil.

Fuente: https://phet.colorado. edu/es/simulation/ legacy/moving-man

40

Este permite aprender sobre los gráficos de posición, velocidad y aceleración utilizando una interfaz que permite mover a un hombre de ida y vuelta fijando los parámetros de su movimiento. Al determinar la posición, la velocidad y/o la aceleración, la simulación permite observar el movimiento del hombre en el mismo instante que va construyendo los gráficos de posición, velocidad y aceleración que describen el movimiento.

Recurso digital Utilice el RDC de la página 50 para trabajar los aprendizajes adquiridos en la unidad, analizando el movimiento de los cuerpos en planos inclinados y rectas. Guíe a sus estudiantes para que puedan completar satisfactoriamente cada desafío planteado en el recurso.

Guía Didáctica del Docente

Desarrollo de estrategias (P. 50) Explique a sus estudiantes que, para extraer información del gráfico, deben identificar las características del mismo. Para ello, lo primero que deben identificar son las variables del gráfico: en este caso el eje X representa el tiempo y el eje Y la velocidad. Luego, en el paso 5 aplico lo aprendido, las y los estudiantes deberán aplicar los modelos trabajados en los pasos que se modelaron en la actividad.

Ciencia tecnología y sociedad P. 41 Mencione a sus estudiantes que la curiosidad del ser humano por conocer y predecir fenómenos naturales lo ha llevado a desarrollar nuevas tecnologías a partir del estudio de los

animales como los descritos en esta sección. Esto ha traído grandes avances científicos e innovaciones tecnológicas impensadas, como autos de carrera y aviones supersónicos. Cierre de la misión (P. 51)

¿Cómo evaluar una investigación? Para que los estudiantes evalúen su desempeño en el trabajo realizado, analizando su desempeño personal como colectivo, pueden calificarlo a partir de la retroalimentación. Para ello, además de las preguntas planteadas en el Texto del estudiante, se sugiere implementar las siguientes pautas de evaluación: Pauta de auto-evaluación Aspectos a evaluar

Sí

No

Sí

No

Realicé aportes para la confección de la maqueta. Fui responsable en mis tareas dentro del grupo de trabajo. Trabajé con conciencia e interés en el desarrollo de la misión.

Pauta de co-evaluación Aspectos a evaluar Tuvieron una buena disposición para realizar el trabajo de forma colaborativa. Respetaron los tiempos asignados para realizar cada una de las tareas. Se respetaron distintas ideas para llevar a cabo el procedimiento. Se comunicaron de una manera clara y adecuada.

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Ventana de profundización didáctica Metacognición y motivación

Las actividades que apuntan al desarrollo del pensamiento metacognitivo son fundamentales para motivar a las y los estudiantes. Este tipo de recursos les entrega un cierto grado de elección, estimulando su noción de autodeterminación y la autorregulación del aprendizaje. En este sentido, las actividades enfocadas en potenciar el pensamiento metacognitivo motivan al estudiante hacia la tarea, validándolo como principal responsable del proceso de enseñanza-aprendizaje. Fuente: http://repositorio.ual.es:8080/jspui/ bitstream/10835/3060/1/Trabajo.pdf (Adaptación).

Reflexiono sobre lo que aprendí (P. 51) Para profundizar en el pensamiento metacognivo de las y los estudiantes respecto de su trabajo en esta lección, puede realizar preguntas como las siguientes: ¿De qué manera el estudio científico permite comprender mejor el mundo que nos rodea? ¿Cómo pueden mejorar su actitud frente al aprendizaje de la física? ¿De qué manera es importante comprender los modelos para explicar fenómenos cotidianos?

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1

Integro lo que aprendí P. 52 y 53 Explique a sus estudiantes que esta sección constituye una instancia evaluativa en la cual pueden medir el logro de sus aprendizajes. Pídales que completen la sección ¿Cómo voy?, para identificar el logro de los aprendizajes propuestos. Para trabajar los diferentes ritmos de aprendizaje de sus estudiantes, le proponemos utilizar las siguientes actividades complementarias: si el nivel de desempeño de un estudiante es Logrado, pídale completar la Ficha de ampliación de la página 53 de la Guía didáctica. Si el o la estudiante obtuvo un desempeño Medianamente logrado o Por lograr, solicítele trabajar en la Ficha de refuerzo de la página 52. Puede complementar el trabajo metacognitivo de sus estudiantes en la sección Reflexiono sobre mi desempeño con las siguientes preguntas: ¿qué conceptos que no conocías al principio de la lección podrías definir con tus propias palabras ahora?, ¿cuál es el proceso que tiene mayor dificultad para ti?, ¿qué es lo que debes ejercitar para superarlo? Plantea una pregunta relacionada con el movimiento que aún no puedas responder e investiga qué conocimientos sería necesario dominar para hacerlo. 41

Guía Didáctica del Docente

Notas:

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Desarrollo de la unidad LECCIÓN 3: : Análisis de los movimientos verticales Las actividades propuestas en el Texto del estudiante tienen como propósito el logro de los Aprendizajes Esperados (AE), abordando con diferentes estrategias los Indicadores de Evaluación (IE) e incorporando en cada una de ellas el trabajo con habilidades, actitudes y Objetivos Fundamentales Transversales (OFT). AE Analizar de manera cualitativa, cuantitativa, algebraica y gráfica la caída libre y los lanzamientos verticales.

IE

Actividad

HIC 2

OA A-C/OFT 1-3

IE 6-7 Indaguemos (P. 56)

HIC 1-2-3

OA A-C-E/OFT 1-3-5

IE 6-7 A poner en práctica (P. 58 y 59)

HIC 1-2-3-5

OA A/OFT 1

IE 7

Desarrollo de la misión (P. 59)

HIC 2-3-5

OA C/OFT 3

IE 7

Indaguemos (P. 60)

HIC 1-2-3

OA A/OFT 1

IE 7

Desarrollo de estrategias (P. 62)

HIC 3

OA A-C-E/OFT 1-3-5

IE 7

Cierre de de la misión (P. 63)

HIC 4

OA A/OFT 1

En esta lección se trabajan los conceptos que permiten analizar el movimiento de los cuerpos a partir de las características que poseen cuando describen una trayectoria vertical, según lo propuesto en los Aprendizajes Esperados. Lo anterior se desarrolla a partir de los recursos y las actividades presentes en el Texto del estudiante, en la Guía didáctica y en los Recursos digitales complementarios (RDC), en función del logro de los Indicadores de Evaluación considerando, además del contenido, las habilidades y actitudes. En el Texto del estudiante, las diferentes temáticas se desarrollan con una propuesta didáctica que trabaja los contenidos comenzando con actividades Indaguemos que buscan la activación de los conocimientos previos para posteriormente formalizarlos en el contenido tratado en el texto. Luego, se presentan actividades que abarcan distintas habilidades, enfocándose principalmente en las de orden superior, ciclo que se repite a lo largo de la lección. De forma articulada con el desarrollo del contenido, en los Desarrollo de estrategias se entregan herramientas para resolver problemas y en A poner en práctica se trabajan las habilidades científicas propuestas en el análisis de experimentos clásicos. Asimismo, a lo largo de la lección se incorpora el trabajo de las actitudes con los OFT.

Guía Didáctica del Docente

Actitud/OFT

IE 6-7 Inicio de la misión (P. 55)

Propósito de la lección

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Habilidad

En la Guía didáctica se presentan pautas para utilizar algunas de las actividades del Texto del estudiante, como instrumentos de evaluación, fichas de trabajo para los diferentes ritmos de aprendizajes, actividades complementarias y evaluaciones, con sus respectivos solucionarios. Los RDC se integran en los tres momentos del desarrollo de la unidad: inicio, desarrollo y cierre, con el objetivo de apoyar el proceso de aprendizaje con actividades digitales. A continuación, se presenta una serie de orientaciones para trabajar los temas, actividades y secciones presentes en la

lección del Texto del estudiante. Junto con ello, se presentan actividades e información complementarias, entre otros recursos, en la Guía didáctica.

Ciencia al día P. 54 En esta sección se expone La física en el parque de diversiones. En particular se analiza una de las entretenciones principales del parque de diversiones Fantasilandia ubicado en Santiago. La idea de este artículo es evidenciar que el estudio de la física, y en particular el movimiento, se aplica a diversos aparatos tecnológicos como el Xtreme fall. Si sus estudiantes no conocen esta atracción, analice el movimiento en caída libre de cualquier otro tipo de juegos que se pueden encontrar en otros parques de entretenciones. Para guiar el análisis formule preguntas como: ¿Qué factores debe considerar la ciencia para elaborar este tipo de juegos? ¿De qué manera impacta este tipo de entretención en la sociedad?

Ciencia tecnología y sociedad P. 55 En esta sección se presenta una breve reseña sobre la construcción del paracaídas a lo largo de la historia en El PARACAÍDAS en contra de las caídas. Aquí, se espera que los estudiantes analicen el carácter dinámico de las ciencias y como su evolución depende del contexto histórico y social. Para enfatizar el análisis en el proceso de construcción de conocimiento científico, formule preguntas como las siguientes: ¿Cómo influye el contexto histórico en el desarrollo de nuevas tecnologías como la elaboración del paracaídas? ¿Cómo evoluciona el diseño del paracaídas en función de los nuevos conocimientos? ¿Es posible que se siga estudiando sobre la forma y las características del paracaídas?, ¿por qué?

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Inicio de la misión (P. 55)

1

Ventana de profundización didáctica

¿Cómo conducir una investigación?

Motivación para el aprendizaje

Esta lección, las y los estudiantes tendrán la misión de crear un paracaídas que permita frenar la caída de un huevo cuando se deja car desde un segundo piso. En este caso, el trabajo deberá ser guiado directamente por el profesor de física, permitiéndole reconocer todas las características necesarias para su elaboración, considerando los materiales requeridos, la forma implementada y las mediciones que deberá llevar a cabo para la confección de su prototipo, considerando que en esta instancia deberán sólo planificar su trabajo. Para comenzar con esta misión, señale que, al momento de conocer los aprendizajes necesarios, deberán llevar a cabo su proyecto (página 59 del texto).

Tema 1: ¿Qué características posee la caída libre? Páginas 40 a 45 Para comenzar el análisis de este tipo de movimiento, puede solicitar a sus estudiantes que recuerden las primeras páginas de la unidad (Páginas 16 y 17), en las cuales se muestra a una niña lanzándose en bungee y cómo esta caída genera la discusión de sus amigos Romina y Miguel. Plantéeles que en la siguiente actividad, podrán poner en práctica las mismas experiencias que ellos realizaron, para determinar las características de la caída libre. Actividad del texto (P. 56) Indaguemos

A veces no es que los alumnos no aprendan porque no estén motivados, sino que no están motivados porque no aprenden, y no aprenden porque su modo de pensar, al afrontar las tareas, es inadecuado, impidiendo la experiencia satisfactoria que supone sentir que se progresa, experiencia que activa la motivación. El hecho de que esto ocurra se ve producido, de acuerdo con Dweck y Elliot (1983), si el alumno, al afrontar una tarea, se fija sobre todo en la posibilidad de fracasar en lugar de aceptarla como un desafío y de preguntarse cómo puede hacerla, es decir, se centra en los resultados más que en el proceso que le permite alcanzarlos y considera los errores como fracasos y no como ocasiones de las que es posible aprender. Fuente: Tapia, J. (2005) Motivación para el aprendizaje: la perspectiva de los alumnos.

Actividad complementaria A continuación se presenta un gráfico de velocidad en función del tiempo para un cuerpo que es lanzado verticalmente hacia arriba. Gráfico de velocidad-tiempo

43

Velocidad (m/s) 30 20

Para llevar a cabo esta actividad, señale a sus estudiantes que el uso de instrumentos tecnológicos, como el teléfono celular, para el registro de videos es una herramienta útil para el análisis de evidencias cuando se utilizan de manera responsable. Para ello, guíelos en la implementación de este tipo de herramientas para analizar los resultados de la experiencia y así establecer las conclusiones que permiten caracterizar la caída de los cuerpos. Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Niveles de logro L

ML

10 −10

1

2

3

4

5

6

Tiempo (s)

−20 −30

A partir de la información, responde: a. ¿A qué se debe que la recta corte el eje del tiempo? b. ¿Qué ocurre con el cuerpo en el instante t = 3 s?

Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

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PL

c. ¿Qué valor tiene la pendiente de la recta?, ¿qué representa este valor?

Describen correctamente las características de la caída libre. Comparan sus resultados con las ideas previas planteadas al inicio de la unidad. Manipulan responsablemente las herramientas tecnológicas para el análisis de los resultados. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

A poner en práctica P. 58 y 59 ¿Cómo conducir una investigación científica? El taller de habilidades científicas propuesto en esta actividad tiene como finalidad analizar un experimento clásico de manera que las y los estudiantes logren valorar el conocimiento científico a partir del análisis e interpretación de resultados, así como la elaboración de conclusiones. Se espera que al

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Conducen adecuadamente la experiencia.

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Desarrollo de la unidad finalizar este taller, logren comunicar los resultados de la experiencia utilizando alguna herramienta TIC. Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación para la comunicación de resultados Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Diseñan una estrategia comunicacional para informar los resultados de la investigación. Seleccionan los recursos comunicacionales más apropiados para ser utilizados según el público receptor al que vaya dirigida la información. Evalúan la publicación que comunicarán examinando la coherencia del lenguaje empleado y la consistencia con los objetivos de una investigación.

Niveles de logro L

ML

PL

Informan sobre la investigación realizada con los recursos más adecuados. Expresan la realización de su investigación argumentando las razones de la elección de su trabajo.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Tema 2: ¿Qué características posee el lanzamiento vertical? Páginas 60 a 62

Desarrollo de la misión (P. 59) ¿Cómo comunicar una investigación? Solicite a sus estudiantes que evalúen la planificación inicial de su proyecto, descrito en la página 55 del Texto del estudiante y que, a partir de sus nuevos aprendizajes, establezcan las mejoras al prototipo de paracaídas. Una vez que cada equipo de trabajo confeccione el paracaídas, llévelos al segundo piso del establecimiento y, a partir de un trabajo sincronizado, permita que pongan a prueba su modelo, de manera que uno de los integrantes de cada grupo puede filmar la caída del huevo, para luego evaluar y analizar los resultados de la experiencia. Se espera que en esta instancia, los mismos estudiantes evalúen las ventajas de desventajas del modelo propuesto considerando si cumplió o no con el objetivo de mantener intacto al huevo.

En este tema, se analizará como último tipo de movimiento el lanzamiento vertical: hacia arriba y hacia abajo. Es importante señalar que en este solo se considera el movimiento en una dimensión (vertical) por lo que el lanzamiento de proyectil, que se desarrolla en dos dimensiones, no es parte de este estudio. Actividad del texto (P. 60) Indaguemos En esta actividad, el uso de instrumentos tecnológicos, como el teléfono celular para el registro de videos es una herramienta útil para el análisis de evidencias. Para ello, guíe a sus estudiantes en la implementación de este tipo de herramientas para analizar los resultados de la experiencia y así establecer las conclusiones que permiten caracterizar el lanzamiento vertical hacia arriba. Es importante que esta actividad, la herramienta tecnológica les permita verificar que el lanzamiento realizado fue efectivamente vertical y en una dimensión.

Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica:

Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica:

Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes

Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes

Indicadores

Guía Didáctica del Docente

Indicadores

Presentan su trabajo utilizando lenguaje científico apropiado.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

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Rúbrica de evaluación para la comunicación de resultados

Niveles de logro L

ML

PL

Planificaron satisfactoriamente su plan de trabajo. Consideraron los materiales necesarios para la confección de su prototipo Confeccionaron satisfactoriamente su modelo de paracaídas. Obtuvieron los resultados esperados, de forma que el huevo no se rompió al caer. Tomaron responsablemente registro audiovisual del funcionamiento de su paracaídas.

Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. Señalan la relación entre de velocidad inicial y la altura que alcanza la pelota. Determinan correctamente el tipo de movimiento que describe el lanzamiento vertical a partir de las evidencias. Utilizan responsablemente la tecnología para analizar evidencias. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Unidad 1 • Movimiento

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Las TIC Para trabajar de manera más dinámica este contenido, se sugiere utilizar el recuso digital Movimiento de un proyectil.

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Para ello, además de las preguntas planteadas en el texto del estudiante, se sugiere implementar las siguientes pautas de evaluación: Pauta de auto-evaluación Aspectos a evaluar

Sí

No

Sí

No

Trabajé con motivación durante todos los procesos de la misión. Planteé mis ideas de manera respetuosa. Escuché las opiniones de mis compañeros.

Pauta de co-evaluación Aspectos a evaluar

Este recurso permite visualizar la trayectoria de un proyectil indicando la altura y el tiempo que tarda en realizar todo su recorrido. Para cada movimiento, se pueden establecer los parámetros del ángulo de lanzamiento (que para esta lección siempre será 90°), la velocidad inicial, la masa y el diámetro del cuerpo. Además, en de la simulación, se pueden evidenciar las consecuencias que genera el roce con el aire en este movimiento.

Todos los integrantes participaron activamente en la distribución de las tareas. Establecieron los materiales que se requirieron para la elaboración del paracaídas. Siguen los pasos propuestos en la planificación de su proyecto. Analizaron los resultados de su experiencia a partir del registro audiovisual obtenido. Estipularon ventajas y desventajas del prototipo diseñado. 45

Desarrollo de estrategias (P. 62)

Reflexiono sobre lo que aprendí (P. 63)

Realice el esquema del problema en la pizarra y resuélvalo paso a paso con sus estudiantes, con el objetivo de incorporar este tipo de estrategia para resolver problemas y que ellos puedan aplicarla luego en el paso 5 aplico lo aprendido.

Para profundizar el pensamiento metacognivo de las y los estudiantes respecto de su trabajo en esta lección, puede realizar preguntas como las siguientes: ¿qué conceptos que no conocías al principio de la lección podrías definir ahora?, ¿cuál es el proceso que tiene mayor dificultad para ti?, ¿qué es lo que debes ejercitar para superarlo?

Ciencia tecnología y sociedad P. 63 Continuando la temática de la unidad, en esta sección se mencionan las características de los deportes extremos, como el paracaidismo y el wingsuit, y su relación con la la caída libre de los cuerpos. Para resaltar la importancia del desarrollo de la ciencia y la tecnología y su impacto en la sociedad, responda en conjunto con sus estudiantes las preguntas que se plantean en el texto, dando mayor énfasis a las actitudes y OFT que fomentan el autocuidado. Cierre de la misión (P. 63)

¿Cómo evaluar una investigación? Para que los estudiantes evalúen su desempeño en el trabajo realizado, analizando su desempeño personal como colectivo, pueden calificarlo a partir de una retroalimentación a partir del análisis del registro visual que obtuvieron de su proyecto.

Integro lo que aprendí P. 64 y 65 Explique a sus estudiantes que esta sección constituye una instancia evaluativa en donde pueden medir el logro de sus aprendizajes. Pídales que completen la sección ¿Cómo voy?, para identificar el logro de los aprendizajes propuestos. Para trabajar los diferentes ritmos de aprendizaje de sus estudiantes, le proponemos que utilice las complementarias. Si el nivel de desempeño de un estudiante es Logrado, pídale completar la Ficha de ampliación de la página 55, de la Guía didáctica. Si su nivel de desempeño fuese Medianamente logrado o Por lograr, solicítele trabajar la Ficha de refuerzo de la página 54. Puede complementar el trabajo metacognitivo de sus estudiantes en la sección Reflexiono sobre mi desempeño con las siguientes preguntas: ¿Qué actitudes he desarrollado de forma satisfactoria? ¿De qué manera el uso de herramientas tecnológicas permite comprender mejor los fenómenos del entono?

Guía Didáctica del Docente

Fuente: https://phet.colorado.edu/sims/projectile-motion/ projectile-motion_es.html

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Cierre de la unidad

Páginas 66 a 73

La CIENCIA se construye Páginas 66 y 67

Esta sección tiene la finalidad de enfatizar el carácter dinámico del proceso de construcción del conocimienot científico. En este caso en particular, se muestra la evolución de la construcción del reloj a lo largo de la historia. Para trabajar estas páginas, puede mencionar que la evolución del conocimiento desde la observación hasta la elaboración de modelos más completos es un fenómeno inherente a todas las ciencias. Trabajo con la información Para indagar en esta sección, lea la información junto con sus estudiantes de manera que puedan evidenciar esta evolución considerando el contexto social e histórico. Para ello, además de las preguntas que se proponen en el texto, puede realizar preguntas como: ¿Cómo era el contexto histórico en cada época señalada? ¿Qué conocimientos científicos creen que se tenía en cada época? ¿Cómo influye el contexto social en el desarrollo del conocimiento científico?

46

Síntesis Páginas 68 y 69

¿Cómo trabajar con los organizadores gráficos?

Guía Didáctica del Docente

En la actividad Síntesis de estas páginas, se promueve la confección de un organizador gráfico. Para ello, se guía el proceso de construcción de un árbol gráfico en función de cinco pasos de tal manera que al ir siguiéndolos los estudiantes logren su confección de forma independiente. De esta manera, se espera que en la página 69 del Texto, el o la estudiante complete el árbol gráfico representando los contenidos, habilidades y actitudes desarrolladas en la unidad. Si lo desea, puede solicitar previamente los materiales, de modo que las y los estudiantes puedan elaborar este mismo organizador de forma más extendida y con mayores recursos en un pliego de cartulina e incorporando, fotos, tablas, imágenes, entre otros recursos. Para finalizar, mencione a sus estudiantes que también pueden utilizar diferentes herramientas tecnológicas disponibles en Internet para realizar un organizador gráfico, por ejemplo: al introducir el código 18GF2M046a en el sitio web codigos.auladigital.cl encontrará una herramienta digital en la que pueden crear mapas conceptuales, exportarlos como imagen y compartirlos a través de una dirección URL. Además, permite crear mapas de forma colaborativa.

Unidad 1 • Movimiento

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Evaluación final

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Metacognición

Páginas 70 a 73

El propósito de estas páginas es evaluar los contenidos, las habilidades y las actitudes trabajadas en la unidad. Sugiera a los estudiantes que trabajen de manera individual de modo que puedan identificar aquellos contenidos y/o habilidades que no han alcanzado. Para complementar las preguntas planteadas en la sección Reflexiono sobre lo que aprendí, puede plantear las siguientes: ¿qué estrategias utilicé en la unidad para abordar los contenidos?, ¿fueron efectivas?, ¿qué debería cambiar para ser más eficaz en el estudio de la próxima unidad? De forma adicional, le proponemos trabajar con la evaluación propuesta en las páginas 58 a 61, de la Guía didáctica. Esta evaluación presenta preguntas de selección múltiple, cuyas respuestas las encuentrá en la sección Solucionario de la Guía didáctica, página 66.

Es necesario impulsar y animar a los y las estudiantes hacia prácticas metacognitivas, ayudándolos a establecer criterios de referencia a través de preguntas que desencadenen una reflexión fructífera sobre sus propios procesos de aprendizaje. Se requiere un estilo de pregunta flexible y articulada, que genere diálogo. Puede ser necesario que los sujetos se ofrezcan a sí mismos como modelos en la búsqueda de sus motivaciones y de las razones que se esconden tras sus decisiones.

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Pregunta de integración con otras asignaturas

Guía Didáctica del Docente

Esta pregunta tiene la finalidad de propiciar la integración de los aprendizajes con otras asignaturas, como Educación Artística. En este caso en particular, se presenta la obra de Salvador Dalí: La perspectiva de la memoria o relojes blandos. A partir de esta imagen, se espera que el estudiante elabore una hipótesis respecto de la interpretación de esta obra a partir de la representación que da el artista sobre los relojes. El análisis propuesto en esta pregunta puede resultar complejo para las y los estudiantes; sin embargo, es importante considerar que toda hipótesis es válida y que la interpretación de las obras de arte en particular siempre depende del observador. De esta manera, puede resaltar el hecho de que todo es relativo y nada es absoluto, tal como se estudió en la unidad.

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Profundización disciplinar

Relatividad del tiempo

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Newton, en su teoría, postuló la existencia de un sistema de referencia en el cual el universo estaría en reposo: un espacio absoluto, en el que todos los otros sistemas de referencia podían existir y desde el cual el comportamiento global de los componentes del universo es observable de manera mucho más simple que desde la Tierra. Además de un espacio absoluto, que funcionaba como el sistema referencial universal, Newton propuso un tiempo absoluto, no porque le hiciera falta para explicar sus teorías, sino porque parecía lógico, de acuerdo a nuestra experiencia cotidiana, que existiera una única forma de medir el tiempo. Afirmar que el tiempo transcurría de diferente forma en un lugar u otro del universo era considerado imposible en la época de Newton o al menos lo era hasta que apareció Einstein. Uno de los problemas que más le interesaba a Einstein era la incapacidad que tenían la relatividad de Galileo y la teoría electromagnética de Maxwell para pasar de un sistema de referencia a otro sin cambiar la forma de las ecuaciones, a diferencia de la mecánica newtoniana. Luego, Lorentz demostró que existe

una transformación que deja invariante las ecuaciones de Maxwell, no solo cuando se cambia de posición, sino que también cuando se cambia de instante. Sin embargo, tuvo que recurrir a ideas que no eran entendidas en su época, como que el tiempo transcurría de forma diferente en sistemas de referencia distintos. Einstein postuló que las ecuaciones de Maxwell deben tener la misma forma en cualquier sistema de referencia inercial y que, por lo tanto, es imposible distinguir, a partir de experimentos electromagnéticos, un sistema de referencia inercial de otro. Para que este principio de relatividad se cumpla, es necesario que las transformaciones de Lorentz sean físicamente válidas; en consecuencia, propuso que el tiempo medido entre dos sucesos depende del movimiento de quien lo mide. Es imposible determinar de forma única la duración de un fenómeno, ya que, de acuerdo con la teoría de la relatividad, el tiempo de ese reloj no coincide con el que marca otro reloj que se mueve con respecto al primero, pero la relación entre los dos tiempos se puede determinar perfectamente.

Fuente: Hacyan, S. (1996). Relatividad para principiantes. México D.F.: Fondo de Cultura Económica.

Guía Didáctica del Docente

Los límites de los modelos: la caída libre Los modelos que describen la caída libre han sido puestos a prueba en los últimos años por Felix Baumgartner en 2012 y por Alan Eustace en 2014, ambos saltando desde la estratósfera a 39 068 y 41 150 m de altura, respectivamente. Según los modelos, se podría esperar que Eustace alcanzara una mayor velocidad durante su caída, ya que se lanzó desde mayor altura; sin embargo, esto no fue así: Baumgartner alcanzó una velocidad máxima de 1343 km/h y Eustace de 1322 km/h. Son muchas las variables que se deben considerar en estos saltos. Si se supone a Baumgartner y a Eustace como partículas esféricas y al medio como vacío, entonces Eustace hubiese sido el vencedor en velocidad, aunque no hubiera importado el paracaídas, ya que ambos nunca hubiesen dejado de acelerar y el desenlace hubiese sido mortal, no obstante estas condiciones no se cumplen en ninguno de los dos saltos. ¿A qué se debe que el modelo no se ajuste a lo sucedido? La

respuesta está dada por la fuerza de roce, que tiene distinto sentido al movimiento que se produce cuando ellos van apartando las moléculas de aire de su camino, disipando energía que, de otra forma, hubiera aumentado su velocidad. El problema es que esta fuerza no es constante, sino que depende de múltiples factores, como la viscosidad, la densidad y el régimen de fluido del aire en determinada zona, la resistencia aerodinámica y la velocidad que lleva el cuerpo. La fuerza de roce en ambos casos depende de variados factores, lo que influyó en la velocidad que ambos experimentaron. Por otra parte, también existen factores humanos que intervienen en la velocidad alcanzada durante este tipo de saltos, por ejemplo, el momento de apertura del paracaídas y cómo se acomodaron durante la caída. En consecuencia, siempre se debe recordar que los modelos de predicción son solo aproximaciones de la realidad en condiciones ideales. Fuentes: Fuentes: Mohazzabi, P. y Shea, J. (1996). High-altitude free fall. Disponible en:
Unidad 1 • Movimiento

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1

Profundización didáctica

Técnicas de estudio, un camino a la autorregulación “Es importante enseñar a estudiar por cuenta propia, a buscar por cuenta propia, a asombrarse”. ◾ Reflexione ¿Sabe con seguridad si sus estudiantes estudian de forma correcta? ◾ Empatice ¿Cómo puede organizarse si nadie le enseña a hacerlo? ◾ Decida ¿Por qué no enseñarles técnicas de estudio a sus estudiantes?

1. Lectura de barrido. Es una lectura rápida del texto, sin

detenerse en los problemas u ejercicios. Con ella el

estudiante se hace una idea de lo que va a estudiar.

2. Lectura de exploración. Corresponde a una lectura del

texto en detalle. El estudiante debe tomarse todo el tiempo necesario, diferenciando claramente lo que comprende de lo que no. Si no entiende algo, debe seguir leyendo; a veces un concepto o idea posterior puede aclarar algo que previamente no se comprendía. Todas las dudas al final de esta segunda lectura deben ser marcadas para luego ser aclaradas.

49

3. Lectura de segunda exploración. En esta lectura el estu-

diante marcará las zonas del libro en donde esté la información explicita o de la que pueda hacer inferencias para contestar las preguntas que no pudo responder con lo visto en clases o en las dos lecturas anteriores. También debe subrayar la idea más importante y las secundarias, idealmente con distintos colores. En esta etapa se deben resolver las actividades y preguntas en el texto. Usted como docente también puede proponer actividades complementarias.

Es importante que, al comenzar a utilizar esta técnica de estudio, guíe a sus estudiantes. Probablemente, durante su trabajo les surgirán dudas, frente a las cuales debe estar atento para ayudarlos. Se espera que sus estudiantes en lo sucesivo puedan aplicar esta técnica de estudio de forma autónoma. Por el momento, al menos al principio, incentívelos continuamente a estudiar. Fuentes: – Carrell, P. (1998). Can Reading Strategies be Successfully Taught? – González, R. (2008). Técnicas de estudio. – Tuero, F. (2009). Técnicas de estudio.

Guía Didáctica del Docente

Podemos aprender mucho del fracaso. En este caso, es importante tener en cuenta que se está trabajando con jóvenes en una edad en que la frustración es un tema sensible. Por esto, es esencial que haga lo posible para que sus estudiantes no tengan una sensación de fracaso. Esto no es sinónimo de bajar la exigencia, pero sí de enseñarles a autorregularse creando una actitud positiva frente al estudio. Antes de hablar de técnicas de estudio, es recomendable evaluarlos. El estudio es una actividad exigente que requiere de un cuerpo y una mente sana, por lo tanto, sus estudiantes deben dormir, comer y sentirse bien. Debe estar alerta a cualquier indicio de que algunas de estas condiciones no se estén cumpliendo. Por ello, lo primero que se les debe enseñar es elegir un lugar de estudio, silencioso, bien iluminado y a una temperatura que les sea cómoda. Lo segundo es la constancia y el manejo de los tiempos, lo ideal es que los intervalos de estudio sean de veinticinco a treinta minutos, con descansos de algunos minutos para relajarse. Además, mencióneles que estudiar de noche no es una buena opción, ya que el cerebro se acostumbra a rendir intelectualmente durante ese período y no durante el día, que es el horario en que se dan las pruebas o exámenes. Hay bastantes técnicas de estudio; la memorización, el resumen, los diagramas en V, los esquemas, etcétera. Pero profundizaremos en las técnicas de lectura para un estudio eficiente.

Física • 2.º medio

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Ficha de refuerzo

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Lección 1

1

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno. 1. ¿Cuál es la posición de cada gato en relación con el siguiente sistema de coordenada?

B

A

Material fotocopiable

–2

–1

0

1

2 X (cm)

2. Cuando viajas en un auto: ¿qué es lo que se mueve, tú o lo que te rodea?, ¿según cuál sistema de referencia? Explica. 3. Javiera se encuentra inicialmente en la esquina de una plaza, como se muestra en el siguiente esquema. Si ella rodea la plaza por el borde, hasta llegar al punto desde el cual partió, ¿cuál es la distancia que recorrió y su desplazamiento? 100 m Javiera

50

100 m

100 m

100 m 4. Francisca y Felipe corren por el parque en línea recta, Francisca a 5 m/s hacia la derecha y Felipe a 7 m/s hacia la izquierda. A partir de esta situación, responde: a. ¿Francisca se acerca o se aleja de Felipe? b. ¿Cuál es la velocidad de Felipe con respecto a Francisca? c. ¿Cuál es la velocidad de Francisca con respecto a Felipe? 5. Frente a ti pasa un tren en línea recta a velocidad constante, y en el interior se mueve hacia la cola del tren el cobrador de boletos. Dibuja la trayectoria del cobrador de boletos desde el punto de vista del conductor del tren y desde tu punto de vista. 6. ¿Qué quiere decir que la velocidad relativa entre dos objetos que se encuentran en movimiento sea cero? Explica. 7. En una carrera de caballos, uno de ellos se mueve a 60 km/h y otro a 60,5 km/h. ¿Cuál es la velocidad de este último con respecto al primero?

Nombre:

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Ficha de ampliación

Lección 1

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1

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno. 1. ¿Cuál es la posición de cada gato en relación con el siguiente sistema de coordenada? Y (cm) 2

1

–2

–1

(0 ,0)

B

12

X (cm)

2. La Tierra gira en torno a su propio eje y además se traslada alrededor del Sol. Si sitúas un sistema de referencia en el Sol y uno en la Tierra: a. ¿En qué caso tú te estarías moviendo y en qué caso la Tierra se movería? b. ¿El Sol se movería en alguno de estos casos?

Material fotocopiable

A

51

3. ¿Qué características debe tener el movimiento de una persona para que el valor del desplazamiento sea igual al de la distancia recorrida? 4. Un auto se mueve a 10 km/h con respecto a un bus que viaja en la misma dirección y sentido. Al pasar frente a un control policial de velocidad se determinó que el bus excedía la velocidad permitida de 120 km/h. ¿El auto excedía la velocidad permitida? Explica. 5. En el borde de la rueda de un automóvil se marca un punto, como el que se muestra en el esquema. Si el auto comienza a moverse hacia la derecha por un camino: ¿cómo será la trayectoria que sigue el punto desde el punto de vista de un observador que se encuentra inmóvil al costado del camino?, ¿y desde el punto de vista de un observador que se mueve al costado del auto con la misma velocidad que este?

6. ¿Cómo podrías explicar a un compañero el concepto de velocidad relativa con un ejemplo de la vida cotidiana? Escríbelo. 7. Dos atletas, Sebastián y Romina, durante una práctica corren por una pista recta en diferentes sentidos, pero en la misma dirección. Si Romina se mueve a 32 km/h hacia la derecha y Sebastián a 35 km/h en el sentido contrario, ¿cuál es la velocidad de Romina con respecto a Sebastián? Nombre:

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Ficha de refuerzo

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Lección 2

1

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno. 1. ¿Cuáles de las siguientes características corresponden a la velocidad y cuáles a la rapidez? Indica con una V para las que corresponden a la velocidad y con una R para las de la rapidez. Es una magnitud escalar. Es una magnitud vectorial. Corresponde al desplazamiento por unidad de tiempo. Material fotocopiable

Corresponde a la distancia por unidad de tiempo. 2. Jorge camina en línea recta por una plaza, cruzándola de forma diagonal, recorriendo 60 m en 3 min. A partir de esta situación, responde: a. ¿Cuál es la distancia que recorre? b. ¿Cuál es el módulo del desplazamiento? c. ¿Qué valor tendrá su rapidez y el módulo de su velocidad? 3. ¿Cuál o cuáles de los siguientes gráficos describe correctamente el movimiento de un automóvil que se mueve en línea recta con velocidad constante por una carretera? Justifica tu elección.

52

Gráfico posición-tiempo x (m)

1

Gráfico velocidad-tiempo 2

1

1

0,5

0,5 0

0,5

1

1,5

Gráfico aceleración-tiempo

v (m/s)

10

0

2 t (s)

a (m/s2)

3

0,5

1

1,5

0

2 t (s)

0,5

1

1,5

2 t (s)

4. A continuación se grafica la velocidad de una lancha que se mueve en línea recta. Gráfico velocidad-tiempo v (m/s) 20

B

C

10 D A

10

20

30

40

45

t (s)

a. ¿En cuál o cuáles tramos se mueve con velocidad constante? b. ¿En qué tramos la lancha acelera y en cuáles desacelera? c. ¿Cómo puedes determinar la distancia que recorrió en total la lancha? Determínala. 5. Describe el movimiento rectilíneo uniforme y el uniformemente acelerado utilizando gráficos de posición, velocidad y aceleración en función del tiempo.En una carrera de caballos, uno de ellos se mueve a 60 km/h y otro a 60,5 km/h. ¿Cuál es la velocidad de este último con respecto al primero? Nombre:

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Ficha de ampliación

Lección 2

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1

1. Busca un ejemplo de la vida cotidiana que muestre claramente la diferencia entre rapidez y velocidad. Explícalo mediante un esquema, de forma que lo puedan entender tus compañeros o compañeras que no comprenden la diferencia. 2. Pídele a un compañero o una compañera que camine libremente desde un extremo de la cancha de tu colegio hasta el extremo opuesto. A medida que camina, debe ir marcando con tiza su trayectoria. Mide con un cronómetro el tiempo que tardó en recorrer dicha distancia. A partir de esta situación, responde: a. ¿Cuál es el desplazamiento de tu compañero(a)? b. ¿Cuál es la distancia que recorrió? c. ¿Cuál es el valor de su rapidez y el de su velocidad? d. ¿Qué debería ocurrir para que el módulo de la velocidad de tu compañero(a) fuera igual a su rapidez?

Material fotocopiable

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno.

3. Un móvil describe un movimiento rectilíneo uniforme y su posición en el tiempo se presenta en la siguiente tabla. X (m)

0

10

20

30

40

50

t (s)

0

1

2

3

4

5

53

a. Realiza un gráfico de posición en función del tiempo. b. A partir del gráfico construido, determina el módulo de la velocidad del móvil. c. ¿Qué forma tendría el gráfico de posición en función del tiempo si el móvil fuera aumentando la velocidad a medida que avanza? Realiza un esquema. 4. El siguiente gráfico muestra cómo varía la posición de una nadadora en el tiempo. Gráfico posición-tiempo 2

0

x (m)

1

2

3

4

5

6

7 t (s)

-2

a. ¿Qué velocidad media experimenta la nadadora entre los 5 y 6 s?, ¿y entre los 6 y 7 s? b. ¿Cómo será el movimiento de la nadadora entre los 5 y 6 s? Descríbelo. 5. Confecciona un gráfico de posición, uno de velocidad y otro de aceleración en función del tiempo de un corredor que comienza su movimiento con aceleración es de 1 m/ s2. Supón que el movimiento es rectilíneo.

Nombre:

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Ficha de refuerzo

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Lección 3

1

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno. 1. Josefina lanza una pelota verticalmente hacia arriba y esta alcanza una altura de 3 m. Luego, su amiga Bernardita lanza la misma pelota hacia arriba, pero esta solo alcanza una altura de 2 m. A partir de esta situación, responde: a. ¿De qué depende, despreciando el roce con el aire, la altura que alcanza la pelota en ambos casos?

Material fotocopiable

b. ¿Qué características debería tener el lanzamiento para que la pelota llegue a una altura de 5 m? 2. Una piedra demora 10 s en alcanzar su máxima altura, si se considera g = 10 m/s2 y despreciables los efectos de roce. ¿Con qué velocidad fue lanzada hacia arriba la piedra? 3. Describe la caída libre y el lanzamiento vertical utilizando gráficos de posición, velocidad y aceleración en función del tiempo. 4. Una persona situada en la terraza de un edificio de 5 pisos, sostiene en sus manos dos esferas macizas, una de plumavit y la otra de acero. Si “suprimimos el aire”, en el momento en que suelta simultáneamente las dos esferas, entonces: a. ¿Qué tipo de movimiento describen ambas esferas?

54

b. ¿Cómo es la caída de ambas esferas? Describe. c. ¿Influye la masa en la caída de las esferas? Fundamenta. 5. Javier lanza verticalmente hacia arriba una piedra desde un punto O que considera como origen del sistema de referencia. A partir de esto, afirma que en el punto más alto que alcanza la piedra: I. II. III. IV.

Su rapidez es nula. Su aceleración es nula. Su velocidad es nula. Su posición es nula.

¿Cuál(es) de las afirmaciones es correcta(s)? Justifica tu elección. 6. Confecciona un organizador gráfico que relacione los siguientes contenidos aprendidos en esta lección. Considera incorporar las características de la caída libre y el lanzamiento vertical en este. Caída libre

MRUA

Ecuaciones de movimiento

Velocidad

Lanzamiento vertical

Aceleración de gravedad

Posición

Tiempo

Representación gráfica

Nombre:

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Ficha de ampliación

Lección 3

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1

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno. 1. Javier quiere lanzar una pelota verticalmente hacia arriba para llegar al balcón de su departamento, que se encuentra a 4 m de altura, pero no sabe con qué velocidad inicial mínima hacerlo. Dos amigos, Gabriel y Gerardo, le ayudan a calcular esta velocidad, como se muestra a continuación: Gabriel

Gerardo

1 d = v0 t + _ gt2 2 1 v0 =d + _  g = 8,9 m/s 2

v 2f = v 2i  + 2a ⋅ ∆x ______

vi = √2g ⋅ ∆x

____

= √ 78,4 m/s ≈ 8,5 m/s

¿Quién está en lo correcto? Justifica tu elección. 2. Diseña un procedimiento experimental para determinar la aceleración que experimenta una piedra cuando se la deja caer desde cierta altura. 3. Confecciona un gráfico que de posición, uno de velocidad y otro de aceleración en función del tiempo de un proyectil que se lanza verticalmente hacia arriba con una velocidad de 50 m/s. 4. Imagina que se sueltan simultáneamente desde la misma altura una pluma y un martillo. Si se desprecia la resistencia del aire, un estudiante afirma que:

Material fotocopiable

Si v  = 0 f

55

I. El martillo llega primero al suelo. II. El martillo tiene mayor aceleración que la pluma. III. Ambos impactan en el suelo con igual rapidez. ¿Cuál(es) de las afirmaciones es correcta(s)? Justifica tu elección. 5. A 100 metros sobre la superficie de un lago, Javier lanza verticalmente hacia arriba, con una resortera, una piedra que demora 20 segundos en impactar en la superficie del agua. Despreciando la resistencia del aire y considerando g = 10 m/s2, determina: a. La velocidad inicial de la piedra. b. La altura máxima que alcanzó la piedra. 6. Confecciona un organizador gráfico que relacione los contenidos, habilidades y actitudes aprendidos en esta lección. Caída libre

Creatividad

Ecuaciones de movimiento

Evidencias

Aplicación de modelos

Aceleración de gravedad

Uso responsable de las TIC

Tiempo

Representación gráfica

Nombre:

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unid

Desafío complejo Objetivo: Describir el movimiento de un insecto y representar los datos obtenidos.

Habilidades: Identificación de problemas, hipótesis, procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones en investigaciones científicas clásicas o contemporáneas.

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1

Actitudes: Manifestar interés por conocer más de la realidad y utilizar sus conocimientos al estudiar los fenómenos abordados en la unidad.

¿Cómo se mueven los insectos? Material fotocopiable

INICIO

56

Lee atentamente la siguiente situación. Vicente es un aficionado de los insectos y quiere investigar sobre las características del movimiento de los chanchitos de tierra. ¿Cuál será la mejor forma de representar los datos recopilados durante su investigación? DESARROLLO

CIERRE

Realiza la siguiente actividad, la cual te permitirá responder la pregunta inicial.

A partir de la actividad experimental y lo aprendido en la lección, responde las siguientes preguntas.

1. Formen grupos de cuatro integrantes y reúnan los siguientes materiales: papel milimetrado, cronómetro, lápiz, regla y chanchitos de tierra. 2. Marquen con un lápiz, en la hoja de papel milimetrado, la posición inicial desde donde comenzará el movimiento del chanchito de tierra. 3. Tomen con mucho cuidado uno de los chanchitos de tierra, dejándolo en el lugar marcado como posición inicial. 4. Midan el tiempo con un cronómetro y marquen en la hoja de papel milimetrado con un lápiz la posición final del chanchito de tierra, luego de transcurridos unos 10s. 5. De forma adicional pueden realizar una grabación con un celular del movimiento del chanchito de tierra. 6. Repitan los pasos anteriores con otros dos chanchitos de tierra. Es importante que sean muy cuidadosos al manipular estos insectos y que, una vez finalizada la actividad, los devuelvan al lugar en que los encontraron.

a. Si en el papel milimetrado realizaras un eje de coordenadas cartesiano, ¿cómo podrías indicar las posiciones inicial y final del chanchito de tierra durante su movimiento? Explica. b. Señala las posiciones inicial y final de los tres chanchitos de tierra. c. ¿Conoces otra forma de representar posiciones?, ¿cuál? d. ¿Qué etapas del procedimiento experimental te dificultó más llevar a cabo?, ¿por qué? Señala una estrategia para mejorarlo. e. ¿Podrías determinar la velocidad y rapidez de los chanchitos de tierra?, ¿cómo? ¿Su velocidad será la misma si la consideraras con respecto a otro sistema de referencia, por ejemplo, con respecto a otro chanchito de tierra que se moviera en el mismo papel milimetrado? f. ¿Qué fue lo que más te llamó la atención al realizar esta actividad? g. ¿Qué otros movimientos podrías describir usando la misma técnica?

Nombre:

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unid

Desafío complejo Objetivo: Describir el movimiento usando un software de análisis de movimientos.

Habilidades: Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones. Identificar las limitaciones que presentan los modelos.

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1

Actitudes: Desarrollar actitudes de creatividad e innovación.

¿Cómo utilizar un software para describir un movimiento? Lee atentamente la siguiente situación. Durante una competencia, los atletas se mueven con distintas velocidades, tardan diferentes tiempos en completar la carrera, aceleran de diferentes maneras, es decir, cada uno describe un movimiento con diferentes características. ¿Has sentido curiosidad alguna vez acerca de cómo sería tu desempeño en una competencia de alta exigencia? DESARROLLO Realiza la siguiente actividad, la cual te permitirá responder la pregunta inicial. 1. Reúnanse en grupos de cinco estudiantes y consigan los siguientes materiales: celular con cámara de video, 6 banderines, huincha de medir y un silbato. 2. Busquen un lugar donde puedan correr en línea recta, como mínimo 50 m. Ubiquen un banderín en el punto que considerarán como origen del sistema de referencia y otro cada 10 m hasta los 50 m. 3. Para el análisis del movimiento descrito por cada estudiante, utilicen el software gratuito llamado Tracker. Realicen el recorrido de forma individual, grabando cada caso. 4. En el programa deben abrir uno de los videos grabados. Seleccionen solo la parte del video que muestre el movimiento del estudiante en los 50 m. Esto lo pueden hacer con el botón Ajustes de corte. Inserten los ejes de coordenadas y ubiquen el origen en el punto de partida del movimiento. Haciendo clic en Herramientas de calibración, inserten una Vara de calibración, marcando la distancia entre dos banderines como referencia.

Definan el objeto que quieren analizar, en este caso el estudiante. Para esto, deben hacer clic en el botón Creary Masa puntual, marcando Trayectoria automática. Luego, seleccionen un punto del estudiante, que se diferencia del fondo, presionando las teclas Ctrl y Shift. Presionen el botón Search para buscar la masa puntual seleccionada en todo el video. Automáticamente se generan datos de la posición en el tiempo, los cuales se grafican.

Material fotocopiable

INICIO

57

CIERRE A partir de la actividad y lo aprendido en la lección, responde las siguientes preguntas. a. Construye una tabla con los datos del recorrido de cada estudiante; el tiempo en que recorrió los 50 m, su velocidad promedio en cada tramo y su aceleración. b. A partir de los datos obtenidos, ¿qué características tienen los movimientos descritos por los integrantes del grupo? Compáralos. c. ¿Cómo fue tu desempeño al recorrer los 50 m? ¿Los resultados fueron los que esperabas? d. ¿En qué otras situaciones podrías usar este software?

Nombre:

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Evaluación de la unidad I. Selección múltiple

3 ¿Cuál es la rapidez de Francisca?

1 Mauricio se encuentra parado sobre el suelo

de su cocina, como se muestra en la siguiente imagen.

A. 0,0125 m/min B. 1,33 m/min C. 5 m/min

D. 80 m/min E. 100 m/min

4 Desde una avioneta que viaja hacia la de-

y (m)

recha, se deja caer una pesa. ¿Cómo verá la trayectoria de la peso Pedro, que se encuentra en reposo sobre la Tierra?

2

Material fotocopiable

1

58

0

1

2

3

4

x (m)

Si se mueve al punto (1, 2), ¿cuál será su desplazamiento? A. −2 m, en dirección del eje Y. B. 2 m, en dirección del eje Y. C. 2 m, en dirección del eje X. D. −2 m, en dirección del eje X. E. 2 m, alejándose del origen. A partir del siguiente enunciado, responde las preguntas 2 y 3. Francisca corre desde su casa a la de su amiga, tardando 5 min en recorrer 4 cuadras, como se muestra en el siguiente esquema: Casa amiga

100 m

100 m

100 m

100 m

Guía Didáctica del Docente

Casa de Francisca

2 ¿Cuál es la distancia recorrida por Francisca y su desplazamiento, respectivamente? ___ A. 400 m y 200 √ 2 m ___ B. 200 √ 2 m y 400 m ___ ___ C. 200 √ 2 m y 200 √ 2 m D. 400 m y 400 m ___ E. 400 m y 400 √ 2 m

A.

D.

B. C.

E.

5 Fernando calcula la velocidad de un auto

durante un tramo recto de una carretera. Si quiere expresar el resultado en unidades del Sistema Internacional, ¿en qué unidad debería expresarla? A. m B. s C. km/h

D. m/s E. km/s

6 Dos automóviles se mueven con distinta velocidad por un camino recto, como se muestra en el siguiente esquema: 100 km/h A

90 km/h B

Unidad 1 • Movimiento

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unid

D. 90 km/h E. 190 km/h

7 Un tren viaja de Temuco a Santiago y al

pasar por la estación de San Fernando lo hace a una velocidad de 80 km/h. Si en la estación Juan observa pasar el tren mientras camina hacia el sur a 50 m/min, ¿cuál es la velocidad de Juan con respecto a los pasajeros del tren? Considera el sentido positivo del movimiento hacia el norte. A. −77 km/h B. −30 km/h C. 30 km/h

D. 77 km/h E. −83 km/h

8 Marcela se sienta en una banca mientras

frente a ella pasan dos niños corriendo, Pedro hacia la derecha con una velocidad de 3 m/s y Daniel hacia la izquierda a −2 m/s. ¿Cuál es la velocidad de Pedro con respecto a Marcela y con respecto a Daniel, respectivamente? A. 5 m/s y 3 m/s B. 3 m/s y 5 m/s C. 3 m/s y 1 m/s

D. 1 m/s y 5 m/s E. 3 m/s y 0 m/s

9 La velocidad de un automóvil con respecto

a un bus es de −20 km/h. Si la velocidad del bus con respecto a un observador que se encuentra en reposo a la orilla del camino es de 120 km/h, ¿cuál es la velocidad del automóvil con respecto al observador? A. −100 km/h B. −20 km/h C. 80 km/h

10 Un atleta (Sistema A`) pasa frente a un

semáforo (Sistema A) a una velocidad v con respecto al semáforo. ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es o son correcta(s)?

I. En un instante t, las coordenadas del atleta con respecto al semáforo, serían los siguientes: X' = X + v⋅t ;Y'= Y; Z' = Z, donde son paralelos los ejes X con X' e Y con Y' y son perperpendiculares Z con Z'. II. Para aplicar la transformación de Galileo es necesario que los tiempos cero de ambos sistemas coincidan. III. La transformación de Galileo permite describir el movimiento de un cuerpo con respecto a un sistema que se mueve con velocidad constante. A. Solo I. D. Solo I y III. B. Solo II. E. I, II y III. C. Solo I y II.

Material fotocopiable

A. 190 km/h B. −10 km/h C. 10 km/h

1

59

11 Un cubo de madera es lanzado verticalmente hacia arriba con una rapidez inicial de 10 m/s. Si se considera g = 10 m/s2, ¿qué altura alcanza el cubo? A. 2 m B. 5 m C. 15 m

D. 50 m E. 100 m

12 El siguiente gráfico muestra la posición en el tiempo de un ciclista que se mueve en línea recta y en una misma dirección. Gráfico posición-tiempo x (m) 12 10

D. -80 km/h E. 20 km/h

8 6

Guía Didáctica del Docente

Si se considera que ambos viajan en sentido positivo, ¿cuál es la velocidad del auto B con respecto a la del auto A?

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4 2 –2

–1

0 –2

1

2

3

4

t (s)

–4

Física • 2.º medio

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Evaluación de la unidad ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s)?

Con respecto al gráfico anterior, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

I. La rapidez del ciclista es constante. II. La aceleración del ciclista es nula. III. Transcurridos 3 s el ciclista se ha desplazado 3 m. A. Solo I. D. Solo I y III. B. Solo II. E. Solo II y III. C. Solo I y II.

A. En el tramo 1 la rapidez del automóvil es constante. B. En el tramo 2 la rapidez del automóvil se mantiene constante. C. La rapidez del automóvil en el tramo 1 es de 20 m/s. D. La rapidez del automóvil aumenta en el tramo 3. E. La rapidez del automóvil en el tramo 3 es de 100 m/s.

13 El gráfico muestra la posición de un carro Material fotocopiable

en función del tiempo.

Gráfico posición-tiempo

15 La rapidez de un atleta es graficada en fun-

x (m) 200

ción del tiempo.

180

Gráfico velocidad-tiempo

160 v (m/s)

140 120 100

40

80

30

60

20

40

10

20

60

0

2

4

6

8

10

12 t (s)

0

¿Qué característica tiene el movimiento del carro? A. Velocidad constante. B. Posición constante. C. Movimiento acelerado. D. Movimiento uniforme. E. Aceleración nula.

14 El siguiente gráfico muestra la rapidez de un

automóvil que se mueve en una misma dirección por un tramo recto de una carretera. Gráfico velocidad-tiempo v (m/s)

Guía Didáctica del Docente

3 10

0

20

40

60

2

3

4

C 5

6

7

8

9

10 11

12

t (s)

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto al movimiento del atleta? A. El atleta comienza a moverse a 30 m/s. B. La distancia recorrida en el tramo B es de 60 m. C. La rapidez alcanzada en el tramo A es de 45 m/s. D. En el tramo B el atleta no se mueve. E. El atleta recorre en total 330 m.

16 La aceleración de un automóvil de carrera

es graficada en función del tiempo, como se muestra a continuación. a (m/s2)

1

20

1

B

Gráfico aceleración-tiempo

2

30

A

80

100

t (s)

55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 t (s)

Unidad 1 • Movimiento

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unid

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto al movimiento del automóvil?

puente de 40 m de altura sobre el agua. Transcurridos 2 s, ¿en qué posición se encontrará la piedra? Considera la aceleración de gravedad igual a 10 m/s2. A. A 5 m del puente. B. A 10 m del puente. C. A 20 m del agua. D. A 40 m del puente. E. A 5 m bajo el agua.

18 ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta respecto de la aceleración de gravedad?

A. En el lanzamiento vertical hacia arriba su sentido coincide con el movimiento. B. Depende de las características del movimiento vertical. C. Posee un valor aproximadamente constante. D. En la caída libre se opone al movimiento. E. Depende de la masa de los cuerpos en caída libre.

19 La posición de una esfera es graficada como se muestra a continuación.

Gráfico posición-tiempo y

H

t1

t

t2

¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s)? I. La esfera es lanzada hacia arriba desde el punto H. II. En el instante t1 la esfera inicia su descenso. III. La esfera asciende hasta el instante t1 donde su altura es máxima. A. Solo III. D. Solo I y III. B. Solo I y II. E. I, II y III. C. Solo II y III.

Material fotocopiable

17 Gonzalo deja caer una piedra desde un

1

61

20 La velocidad de un tren es graficada por

Francisca como se muestra a continuación: Gráfico velocidad-tiempo

v (m/s) 40 38 36 34 32 30

0

1

2

3

4

5

t (s)

Con respecto al gráfico construido por Francisca, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A. La velocidad del tren permanece constante. B. La aceleración del tren aumenta gradualmente. C. La velocidad inicial del tren es nula. D. La aceleración del tren permanece constante. E. La velocidad del tren aumenta exponencialmente.

Guía Didáctica del Docente

A. Entre los 0 y 9 s la rapidez del automóvil aumenta en 225 m/s. B. El automóvil recorre en 9 s una distancia de 225 m. C. La velocidad del automóvil es constante entre los 0 y 9 s. D. El automóvil tiene un desplazamiento nulo pasados los 9 s. E. La aceleración del automóvil a los 9 s es de 225 m/s2.

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Física • 2.º medio

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Solucionario Del Texto del estudiante

Guía Didáctica del Docente

62

Inicio de unidad (P. 17) 1. Romina tiene la razón, ya que la caída de los cuerpos no depende de la masa de los mismos. 2. La velocidad inicial es cero y la caída se produce por la aceleración de gravedad. 3. Dejar caer desde la misma altura y simultáneamente dos objetos de diferente masa para observar como es la caída que describen. Lección 1: Descripción del movimiento Tema 1: ¿Cuándo nos movemos? Indaguemos (P. 24) d. En la posición de los botones respecto de la cuadrícula realizada. e. Para que un cuerpo se mueva, necesariamente debe cambiar de posición. El movimiento se define como el cambio de posición de un cuerpo respecto de otro. f. Se espera que los estudiantes consideren que la observación permite identificar los conceptos relacionados con el fenómeno. Además, permite realizar descripciones de un suceso a partir de la información que se obtiene mediante la observación. Determinemos la posición de las personas (P. 25) → = 60 m xA = –30 m; → xB = 20 m; x 1. → C → = –90 m; x → = –40 m 2. x A B 3. La posición de cada persona es diferente en ambos casos, ya que se cambia el sistema de referencia. 4. Se utilizan los conocimientos de posición, sistema de referencias y sistema de coordenadas. Indaguemos (P. 26) a. El trazo de color azul es una línea sin forma definida, mientras que el trazo rojo es una flecha. b. El trazo azul representa la distancia recorrida, ya que se formó al seguir el camino descrito por el insecto en la hoja. La flecha roja representa el desplazamiento, ya que comienza en el punto de partida y termina en la posición final del insecto. c. La distancia recorrida es la medida del camino descrito en un movimiento. El desplazamiento es el cambio de posición de un cuerpo. d. Se espera que las y los estudiantes consideren que es importante diferenciar ambos conceptos, porque cada uno representa una descripción particular del movimiento. En uno se representa la distancia de un camino seguido, mientras que en el otro se representa el cambio de una posición a otra. Determino la distancia recorrida y el desplazamiento (P. 27) → = 120 m; d = 180 m 1. ∆x

2. Se espera que los estudiantes mencionen algunas de las siguientes actitudes: expresar opiniones en torno a los fenómenos observados; utilizar el conocimiento adquirido para solucionar problemáticas cotidianas; formular preguntas interesantes sobre las observaciones del entorno natural. Indaguemos (P. 28) a. Los conceptos de distancia y tiempo. b. El tiempo. c. La rapidez corresponde a la distancia que se recorre en un determinad tiempo. d. Respuestas variadas. Aplico la ecuación de rapidez (P. 28) d (m)

t (s)

vm (m/s)

5

5

1

10

5

2

12

3

4

Desarrollo de estrategias (P. 29) v = –2,2 m v = 2,2 m; → m

m

Tema 2: Analizando la relatividad del movimiento Establezcamos un sistema de referencia (P. 31) 1. Un pasajero sentado. 2. Un pasajero caminando dentro del bus. 3. Un vehículo que se mueva con la misma velocidad del bus. 4. El letrero del paradero; los árboles, una vaca acostada, por ejemplo. 5. Es importante que las y los estudiantes argumenten que efectivamente todos los movimientos son relativos ya que todos ellos dependen del sistema de referencia que los describe. Indaguemos (P. 32) a. La trayectoria de la pelota desde la posición 1 es parabólica y el movimiento es de izquierda a derecha. Desde la posición 2 la trayectoria se observa recta y hacia el frente. b. La trayectoria se ve diferente, ya que depende del sistema de referencias desde el cual se observa. c. Las y los estudiantes pueden sugerir inquietudes, por ejemplo: ¿Todas las trayectorias son relativas? Además, pueden establecer la importancia de la observación considerando que esta permite identificar los conceptos científicos relacionados con el fenómeno observado y describir un objeto presente en un suceso con la información del registro de observaciones. Del mismo modo, reconocen que dos o más observadores pueden tener distintas percepciones de un mismo fenómeno.

Unidad 1 • Movimiento

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Indaguemos (P. 34) a. Velocidad media, sistema de referencia y movimiento relativo. b. Si se considera como positivo el sentido hacia abajo de la escalera: v→Sandra = 2 m/s; v→Carlos = –2 m/s c. Si se considera como positivo el sentido hacia abajo de la v→Carlos = –4 m/s d. Por ejemplo: ¿Con que velocidad se ve Sandra a sí misma? ¿Con qué velocidad ve Sandra a Lucía? Integro lo que aprendí (P. 36 y 37) Desde un observador en 1. Desde un observador tierra: dentro del avión:

Rapidez Velocidad

i Fernando

i Fernando

→ → c. ∆x = –4 m; ∆x =3m Javiera Fernando → → d. v = –1,33 m; v = 0,75 m m Fernando

a. dJaviera = 4 m; dFernando = 3 m b. Porque, al describir un movimiento rectilíneo uniforme, el módulo del desplazamiento es igual a la distancia recorrida. c. Por ejemplo: permiten representar información gráficamente; sirven como herramienta de análisis de la información, entre otros. Desarrollo de estrategias (P. 43) → v m = 5 m/s. Llega primero a la meta Andrea ya que se demora un tiempo de 16 segundos. A poner en práctica (P. 44 y 45) b. Gráfico distancia-tiempo

63

Distancia (cm)

Tiempo

Movimiento

Distancia recoririda

Es relativo

Desplazamiento

depende del

Sistema de referencia

Lección 2: Análisis de los movimientos horizontales Tema 2: Describiendo el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) Indaguemos (P. 40) a. Que demora aproximadamente el mismo tiempo en recorrer cada tramo. b. El módulo de la velocidad es aproximadamente el mismo.

Tiempo (s)

c. El gráfico distancia recorrida en función del tiempo representa una línea recta. En consecuencia, se observa que la distancia recorrida es proporcional al tiempo. d. Se puede conocer la rapidez determinando la pendiente de la recta. e. Se puede determinar el valor de tiempo prolongando la recta graficada, o bien utilizando la ecuación de rapidez. f. En un frasco de Mariotte, el descenso del agua describe un movimiento rectilíneo uniforme ya que recorre distancias iguales en tiempos iguales. g. Por ejemplo: dificultad al manipular los materiales, al elaborar el montaje o al establecer las funciones de cada integrante para la obtención de los datos.

Guía Didáctica del Docente

Parámetros

1

c. Se puede decir que es constante la velocidad, ya que en cada tramo tiene aproximadamente el mismo valor. d. Por ejemplo: escuchando las opiniones de cada integrante; considerando las capacidades de cada uno, entre otras. Reflexiono sobre el gráfico de posición (P. 41) a. La persona 1. b. Porque recorre una mayor distancia en el menor tiempo. Además, la pendiente de la recta es mayor. Interpretemos gráficos del MRU → → = 6 m; x =2m a. x i Javiera f Javiera → → b. x = 1 m; x =4m m Javiera

2. a. Desde el auto que posee la mayor velocidad. b. v→(ciclista/corredor) = –7 m/s c. Se determina con la ecuación de rapidez. 3. X´= 10 m 4. No es correcto lo que afirma Jorge, ya que al encontrarse ambos ciclistas que se mueven con la misma rapidez pero en sentido contrario, la velocidad relativa de uno respecto del otro será el doble. 5. a. El movimiento de los astros dependerá del sistema de referencia. b. El sistema puede estar en reposo en la Tierra, o bien describir el mismo movimiento que la Tierra pero que parezca en reposo. 6. Posición

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Solucionario

64

h. Se espera que las y los estudiantes evalúen su trabajo colectivo de forma crítica, coherente y de acuerdo a argumentos sólidos. Tema 2: Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA) Indaguemos (P. 46) a. Los conceptos de fuerza, velocidad, aceleración, posición, distancia y tiempo. b. El estado inicial en ambos casos fue el reposo. c. La velocidad inicial de la bolita era cero; luego comenzó a aumentar debido al impulso de la mano. d. La velocidad de la bolita comenzó a aumentar producto de su caída. e. Debido a que inicialmente se encontraba en reposo y luego de cada acción se encontraba en movimiento, por lo cual su velocidad era distinta de cero. f. Respuestas variadas. g. Se espera que las y los estudiantes manifiesten que realizaron un trabajo riguroso y ordenado. Aplico la ecuación de aceleración (P. 47) a→m = 1,27 m/s2 Desarrollo de estrategias (P. 48) a→m = 26,66 m/s2 Desarrollo de estrategias (P. 50) 1 t; v = 3,66 m/s vf = 2 + ___ 6 f Integro lo que aprendí (P. 52 y 53) 1. a.

Tramo 1 Tramo 2 Tramo 3 Tramo 4 Tramo 5 MRUA

b.

MRUA

MRU

MRUA

Tramo 1 Tramo 2 Tramo 3 Tramo 4 Tramo 5 4

c.

MRU 0

–4

0

4

Tramo 1 Tramo 2 Tramo 3 Tramo 4 Tramo 5 200

400

150

d. Respuestas variadas. 2. a. Posición Velocidad inicial media 5

Guía Didáctica del Docente

b.

5

200

50

Aceleración media 1

3. a. vf = 11 m/s b. d = 19,5 m c. Por ejemplo: utilizar casco, tobilleras y rodilleras. 4. a. a→m = –4,16 m/s2 b. d = 75,12 m c.

5.

Contenidos Aceleración

Habilidades Interpretar gráficos

Ecuaciones de movimiento

Construir gráficos

Actitudes Responsabilidad Interés

Lección 3: Análisis de los movimientos verticales Tema 1: ¿Qué características posee la caída libre? Indaguemos (P. 56) 1. Se espera que las y los estudiantes identifiquen errores. 2. Caen producto de la fuerza de gravedad. La masa no influye en la caída de los cuerpos. 3. La caída libre es el movimiento que describen los cuerpos debido a la fuerza de gravedad cuando se los deja caer. 4. Por ejemplo: Porque permitió reproducir varias veces la experiencia para analizar los resultados. A poner en práctica a. t2 (s2) x(cm) x/t2 (m/s2) 0

0

––––

1

25

25

4

100

25

9

225

25

16

400

25

25

625

25

b. El valor fue 25. Se puede inferir que la aceleración de la bolita fue constante. c. Por ejemplo: Las evidencias permiten comprender el entorno que nos rodea y, con ello, proponer modelos que lo describen. d. Por ejemplo: Es importante, ya que gracias al estudio de Galileo se pudo comprender mejor los efectos gravitatorios. Además, sus resultados permiten que otros científicos puedan realizar sus propias investigaciones para generar nuevos conocimientos. Tema 2: ¿Qué características posee el lanzamiento vertical? Indaguemos (P. 60) a. A medida que sube la pelota disminuye la velocidad, ya que necesariamente debe detenerse para que comience a bajar.

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La pelota impacta el suelo con una velocidad de –55 m/s Integro lo que aprendí (P. 64 y 65) 1. Grafico 1: Describe un cuerpo con velocidad variable representando una caída libre, por lo tanto es un MRUA. Gráfico 2: Representa el lanzamiento vertical hacia arriba, y luego la caída del cuerpo, por lo tanto también es un MRUA. Grafico 3: Representa un movimiento con velocidad constante en dos modalidades, por lo tanto es un MRU, donde el cuerpo se aleja del sistema de referencia durante un tiempo y luego de detiene por un instante para regresar al origen. 2. a. yf = vit + __1 gt2 2 b. vi = 30 m/s c.

3. v→f = –15 m/s 4. La afirmación no es correcta porque las caídas de los cuerpos no describen distancias iguales en tiempos iguales pues afecta la aceleración de gravedad. 5. Por tratarse de una caída libre, Javiera puede utilizar la siguiente ecuación para determinar la distancia a la que se encuentra del seuelo: ∆y = gt2. 6. Caída libre

1

Lanzamiento vertical hacia arriba

Evaluación final (P. 70 a 73) 1. a. Describe un MRUA. b. MRUA, desplazamiento, velocidad, aceleración. 2. a. La pendiente es negativa, ya que se considera que el movimiento descrito por el bloque es negativo respecto del sistema de referencia establecido. b.

c. d. e. f. 3. a. b. c. d. e.

El módulo de la aceleración es 2,75 m/s2. Recorre una distancia de 5,5 m. La pendiente del plano. Ninguna. a→m = 0,8 m/s2 d = 40 m d = 160 m d = 200 m

v = 18 m/s v = 18 m/s v = 18 m/s vi = 3 m/s t=1s d = 4,5 m ∆x = 1,5 m Por ejemplo, Excel, Word. MRU. v = 1,25 m/s: v→ = 1,25 m/s: Que la rapidez es una magnitud escalar y la velocidad es una magnitud vectorial. c. x = 7 + 1,25t d. x→ = 37 m e. Por ejemplo: usar caso, rodilleras y coderas.

4. a. b. c. 5. a. b. c. d. e. 6. a. b.

65

Guía Didáctica del Docente

b. A medida que baja la pelota, la velocidad aumenta, ya que al comenzar a bajar se encontraba inicialmente en reposo. c. Mientas mayor es la velocidad inicial, mayor es la altura que alcanza la pelota. d. Describe un MRUA, ya que varía la velocidad. e. Por ejemplo: El uso de la tecnología permite analizar con más detalle la experiencia, ya que se puede retroceder, avanzar o repetir el suceso las veces que sean necesarias. Desarrollo de estrategias (P. 62)

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Solucionario 7. a.

yi 0

ymáx 45

vi

30

g –10

tsubida 3

b. y = 30t – 5t2 c. t = 3 s d.

Guía Didáctica del Docente

66

4. a.

Francisca se acerca a Felipe hasta encontrarse y luego se aleja de ella. b. Considerando como sentido positivo hacia la derecha, la velocidad de Felipe con respecto a Francisca es −22m/s. c. Considerando como sentido positivo hacia la derecha, la velocidad de Francisca con respecto a Felipe es 22m/s. 5. Cuando el sistema de referencia es el conductor del tren. Cobrador de boletos

8. Por ejemplo, que el tiempo se dilata, o bien, que es relativo.

Conductor

De la Guía didáctica

Cuando el sistema de referencia es un observador inmóvil fuera del tren.

Actividad complementaria (P. 30) a. La planta, la planta, la planta. b. Por ejemplo: La antena se encuentra a la derecha de la planta. c. Una referencia. d. No, ya que siempre es necesario indicar una referencia para describir la posición de un objeto. Actividad complementaria (P. 31) a. Posición Camila (5,1,1); Posición Esteban (6,4,2); Posición Paula (7,3,3). b. Paula. Actividad complementaria (P. 32) a. v = 1,33 m/s b. v→ = 0,66 m/s Actividad complementaria (P. 39) a. b. v = 88 m/s c. d = 960 m Actividad complementaria (P. 43) a. Se debe a que en ese instante la velocidad es cero. b. La velocidad es cero y la altura es máxima. c. El valor de la pendiente es 10 y representa el valor de la aceleración de gravedad. Ficha de refuerzo (P. 50) 1. Gato A: −1 cm; Gato B: 2 cm. 2. Si el sistema de referencia es el observador dentro del auto, el entorno se mueve respecto del auto. Si el sistema de referencia es la carretera, el auto se mueve respecto de ella. 3. La distancia recorrida por Javiera es de 400 m y su desplazamiento es 0.

Tren Cobrador de boletos Conductor

Observador del andén

6. Ambos objetos se mueven en la misma dirección y sentido, y la magnitud de ambas velocidades es la misma. 7. Considerando que ambos caballos se mueven en la misma dirección y sentido, la velocidad del caballo con respecto al otro es de 0,5 km/h. Ficha de ampliación (P. 51) 1. Gato A: (−2, 1) cm; Gato B: (2, 0) cm. 2. a. Si el sistema de referencia está situado en el Sol, tú y la Tierra se mueven. Si el sistema de referencia está ubicado en la Tierra, ni tú ni la Tierra estarán en movimiento. b. En el caso de que el sistema de referencia esté situado en la Tierra, el Sol se moverá. 3. Cuando la trayectoria es rectilínea en un mismo sentido. 4. Si tomamos como sistema de referencia el control policial, entonces el bus y el auto viajan a exceso de velocidad. 5. Un observador inmóvil a un costado del camino verá una trayectoria similar a la siguiente:

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6. Algunos ejemplos que pueden describir sus estudiantes son: • Un bote que se mueve en un río en la misma dirección que la corriente del río: la velocidad con respecto al río será distinta de la velocidad con respecto de un observador en reposo a la orilla. • Lanzar una pelota dentro de un autobús: la velocidad de la pelota con respecto al bus será distinta de la velocidad con respecto a un observador en reposo afuera del bus. 7. Considerando como sentido positivo hacia la derecha, la velocidad de Romina con respecto a Sebastián es de 67Km/h. Ficha de refuerzo (P. 52) 1. R Es una magnitud escalar. V Es una magnitud vectorial. V Corresponde al desplazamiento por unidad de tiempo. R Corresponde a la distancia por unidad de tiempo. 2. a. Jorge recorre una distancia de 60 m. b. El módulo de su desplazamiento es de 60 m. c. La rapidez de Jorge es de 0,3 m/s y el módulo de su velocidad es de 0,3 m/s. 3. Los gráficos 1 y 2 describen el movimiento del automóvil; el gráfico 3 corresponde a un movimiento con aceleración constante, que no es el caso del automóvil. 4. a. En el tramo BC la lancha se mueve con velocidad constante. b. En el tramo AB la lancha acelera y en el tramo CD desacelera. c. La distancia que recorrió la lancha en el tramo AD se puede determinar calculando el área bajo la recta del gráfico de velocidad en función del tiempo. La lancha recorrió 750 m.

1

5. MRU

MRUA

Ficha de ampliación (P. 53) 1. Las respuestas de sus estudiantes serán variadas. Un ejemplo que pueden dar es el siguiente: Si un corredor da una vuelta completa a una pista de atletismo (400 m) en 100 s, su rapidez habrá sido de 4 m/s, sin embargo, su velocidad habrá sido 0, pues no hubo desplazamiento, debido a que volvió al punto de partida. 2. Los resultados obtenidos por sus estudiantes serán diferentes para cada caso. a. Para determinar el módulo del desplazamiento, deberán medir la longitud de la recta entre el punto de partida y el punto final del recorrido de su compañero. b. La distancia recorrida será la longitud de la línea de tiza. c. La velocidad y la rapidez la deberán determinar con las siguientes expresiones: Para la rapidez: v = d/t Para la velocidad: v = ∆x→/t d. Para que el módulo de la velocidad sea igual al valor de la rapidez, el estudiante debería caminar en línea recta en un mismo sentido. 3. a. Gráfico N° 1: Posición en función del tiempo.

b. El módulo de la velocidad del corredor se puede determinar calculando la pendiente de la recta del gráfico de posición en función del tiempo. En este caso su valor es 10 m/s.

67

Guía Didáctica del Docente

Un observador que se mueve a un costado del auto con la misma velocidad que este verá una trayectoria como la siguiente:

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Solucionario c. El gráfico en este caso quedaría: Gráfico N° 2: Posición en función del tiempo.

4. a. b.

Entre los 5 y 6 s el módulo de la velocidad de la nadadora es –2 m/s. Entre los 6 y 7 s el módulo de la velocidad de la nadadora es 2 m/s. La nadadora se encuentra inicialmente en reposo y comienza a desplazarse de vuelta hacia su punto de origen con velocidad de módulo cada vez mayor, hasta alcanzar los –2 m/s.

5.

68

Ficha de refuerzo (P. 54) 1. a. La altura que alcanza la pelota en cada caso depende de la velocidad inicial con que la lanza cada una de las niñas. b. Para que la pelota alcance una altura de 5 m, __ debe ser lanzada con una velocidad inicial de 7√2 m/s. 2. v→i = 50 m/s 3. Caída libre

Guía Didáctica del Docente

Lanzamiento vertical hacia arriba

4. a.

b.

Las dos bolitas caen producto de la aceleración de gravedad, por lo que adquieren la misma velocidad a medida que caen. c. La masa no influye en la caída de los cuerpos. 5. Solo es correcta II, ya que a medida que sube la piedra el efecto de la gravedad provoca que la velocidad disminuya hasta que en el punto más alto es igual a cero, donde comienza a bajar. En ese punto, la posición es máxima y la aceleración de gravedad es constante. 6. Aceleración de gravedad: aceleración que experimentan los cuerpos debido a la fuerza de atracción gravitacional. En la Tierra, su valor aproximado cerca de la superficie es de 9,8 m/s2. Caída libre: movimiento que describe un cuerpo producto de la acción exclusiva de la fuerza de gravedad. Lanzamiento vertical: movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, en el que se lanza un cuerpo verticalmente con cierta velocidad inicial desde cierta altura y no encuentra resistencia alguna en su camino. MRUA: corresponde al movimiento rectilíneo de un cuerpo cuya velocidad cambia a una tasa constante. Rapidez: razón entre una distancia y el tiempo que demora un móvil en recorrerla. Velocidad: magnitud vectorial que representa la variación de la posición de un cuerpo por unidad de tiempo. Ficha de ampliación (P. 55) 1. Gabriel cometió dos errores: no puede usar la ecuación que escogió debido a que tendrá dos datos desconocidos, el tiempo y la velocidad inicial; además cometió un error algebraico al dividir por el tiempo en ambos lados de la ecuación. Gerardo sí está en lo correcto, ya que solo tendrá una incógnita en la ecuación que eligió, la velocidad inicial. Además, desarrolla correctamente la ecuación desde un punto de vista matemático. 2. Por ejemplo: Descargar una aplicación para el celular que mida la velocidad de los cuerpos y, con ella, determinar la velocidad de la piedra a medida que cae. Si determinan el tiempo y la velocidad del movimiento, se podrá emplear el modelo matemático para calcular la aceleración que experimenta la piedra. 3.

Ambas bolitas describen una caída libre (MRUA).

Unidad 1 • Movimiento

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b. El análisis dependerá de las características de los movimientos de cada integrante del grupo. Sus estudiantes deben comparar los movimientos realizándose las siguientes preguntas: ¿quién logró la mayor velocidad en cada tramo?, ¿quién obtuvo mayor velocidad media total?, ¿quién experimentó mayor aceleración?, ¿cuánto tardaron en lograr la velocidad máxima? Entre otras. c. Las respuestas de sus estudiantes dependerán de cada grupo y del desempeño de cada integrante. d. Las respuestas de sus estudiantes serán variadas. Algunas opciones son las siguientes: en casos de caída libre, movimiento de un péndulo, entre otros. Evaluación de la unidad 1 (P. 58 a 61) 1. D 2. A 3. D 4. D 5. D 6. B 7. E 8. B 9. C 10. E 11. B 12. C 13. C 14. B 15. B 16. A 17. C 18. C 19. E 20. D

1

69

Guía Didáctica del Docente

4. La afirmación III es la única correcta, ya que la masa no influye en la caída de los cuerpos; además, al despreciar el roce, ambos adquieren la misma rapidez, pues caen producto de la aceleración de gravedad. 5. a. v→i=20 m/s b. ymáx = 20 m/s 6. Respuestas variadas. Se espera que los organizadores consideren, por ejemplo, los siguientes términos: caída libre, lanzamiento vertical, MRUA, aceleración de gravedad, representaciones gráficas, uso responsable de las TIC, obtención de evidencias, aplicación de modelos, entre otros. Desafío complejo (P. 56) a. La posición inicial y final del chanchito de tierra se puede indicar dando el par ordenado según el sistema cartesiano. b. Las respuestas de sus estudiantes dependerán de los resultados obtenidos. Deben indicar la unidad de medida asociada al sistema de coordenadas cartesiano; puede ser en centímetros o metros. c. Algunas respuestas de sus estudiantes pueden ser: sistemas referenciales bidimensional o tridimensional. Además, podrían conocer el sistema de coordenadas polares. d. Las respuestas dependerán de cada estudiante. e. Para determinar el módulo de la velocidad, basta con conocer la distancia de la línea recta que une el punto inicial con el final, y el tiempo transcurrido. Para determinar la rapidez, se puede seguir la trayectoria del chanchito de tierra con un plumón para medir el recorrido y el tiempo transcurrido. f. No sería la misma, ya que los dos chanchitos se mueven, por lo tanto, la velocidad será diferente en este nuevo sistema de referencia. g. Las respuestas de sus estudiantes dependerán de sus intereses. h. Esta técnica puede utilizarse para describir una infinidad de movimientos, por lo tanto, las respuestas de sus estudiantes serán variadas. Desafío complejo (P. 57) a. La tabla debe realizarse con los datos obtenidos a partir de la experiencia realizada por cada grupo, por lo tanto serán variadas. Se deben incluir los datos solicitados con sus respectivas unidades de medida.

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MOVIMIENTO

¿Por qué es importante s a ic t ís r e t c ra a c s la r a z li a an de los movimientos?

¡Qué miedo me da saltar! ¿Imaginas la velocidad que se puede alcanzar? No te preocupes. Piensa que yo que tengo más masa caeré más rápido.

Pero, Miguel, ¡ambos caerán con la misma aceleración!

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Actividad individual

1 ¿Qué opinas de la conversación entre Romina y Miguel? ¿Quién tiene la razón? Fundamenta.

2 ¿Conoces alguna(s) característica(s) de la caída libre? Menciónala(s).

3 Propón un método para validar alguna de las afirmaciones propuestas por Romina o Miguel.

17

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Evaluación inicial ¿Quién está en lo correcto: Romina o Miguel? Para comprobar la influencia de la masa en la caída de los cuerpos, Romina y Miguel desarrollaron las siguientes experiencias.

¿Tienen la misma masa la hoja extendida y la hoja hecha bolita? ¿Qué crees que ocurre cuando se dejan caer simultáneamente las dos hojas de papel extendidas?, ¿cómo es la caída?

¿Qué crees que ocurre cuando se dejan caer simultáneamente? Describe cómo crees que es la caída de ambos.

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¿Tienen la misma masa una bolita de acero y otra hecha de papel? ¿Qué crees que ocurre cuando se dejan caer simultáneamente ambas bolitas de papel?

¿Qué pasará con la caída de ambas bolitas si se dejan caer desde la misma altura?, ¿llegarán al suelo al mismo tiempo? Fundamenta.

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¿Qué aprenderás y descubrirás en la unidad? Te presentamos las principales metas, estrategias y propósitos de la unidad. Luego, propón las metas que te gustaría lograr, las estrategias que emplearías para alcanzarlas y el propósito de estas. Metas

¿Cómo alcanzarlas?

¿Para qué alcanzarlas?

Reconocer la impor tancia de establecer un sistema de referencia y un sistema de coordenadas para describir el movimiento de un objeto.

✓ Realizando actividades prácticas. ✓ Mostrando interés. ✓ Aplicando modelos. ✓ Desarrollando estrategias. ✓ Utilizando las TIC.

Para disfrutar del crecimiento intelectual que genera el conocimiento científico y valorar su importancia para el desarrollo tecnológico y social.

Analizar de manera cualitativa, cuantitativa, algebraica y gráficamente, variadas situaciones cotidianas de movimiento rectilíneo: uniforme y uniforme acelerado.

✓ Realizando actividades prácticas. ✓ Trabajando en equipo. ✓ Organizando datos. ✓ Interpretando gráficos. ✓ Aplicando modelos. ✓ Elaborando maquetas.

Para buscar soluciones a problemáticas científicas manifestando interés por trabajar de forma responsable y colaborativa.

Analizar de manera cualitativa, cuantitativa, algebraica y gráfica la caída libre y los lanzamientos verticales.

✓ Realizando actividades prácticas. ✓ Utilizando herramientas tecnológicas. ✓ Analizando experimentos clásicos. ✓ Procesando evidencias. ✓ Elaborando gráficos. ✓ Construyendo modelos.

Para realizar explicaciones científicas, empleando de forma efectiva las tecnologías de la comunicación.

Propón tus propias metas para esta unidad.

Establece las estrategias que usarás para el logro de tus metas.

Identifica el propósito de tus metas.

✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

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¿Cómo te gustaría protagonizar tu propio aprendizaje? Para comprender las características de los movimientos, en esta unidad aprenderás conceptos como posición, velocidad, rapidez y aceleración. Pero ¿qué te gustaría aprender sobre los movimientos?, ¿por qué?

En esta unidad desarrollarás estrategias que te permitirán aplicar modelos, interpretar gráficos y sintetizar contenidos. ¿Qué estrategias te gustaría desarrollar? Propón una alternativa diferente. ¿Qué dificultades crees que puedes enfrentar en el estudio del movimiento?

¿Qué actitudes deberías manifestar, a lo largo de la unidad, para que puedas valorar el conocimiento científico y su importancia en el desarrollo de nuevas tecnologías? ¿De qué manera fomentas tu creatividad e interés para aprender?

¿Cómo lograr mis metas? Para alcanzar tus metas, te proponemos como estrategia, escribir la letra de una canción que se relacione con el cumplimiento de tus propósitos en la unidad. Para ello, define tres pasos mediante los cuales desarrolles dicha estrategia. Considera, además, utilizar la melodía de una de tus canciones favoritas y solicitar la ayuda de tu profesor de Artes Musicales.

ESTRATEGIA

Escribir la letra de una canción Paso 1

Paso 2

Paso 3

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Lección

Descripción del movimiento Propósito de la lección ¿Podemos asegurar que somos nosotros los que nos movemos alrededor del Sol y no que que es el Sol el que se mueve alrededor de la Tierra? Determinar si algo se mueve o no parece sencillo, sin embargo, para hacerlo es necesario comprender ciertos conceptos que nos permitan describir de forma apropiada y, con ello, responder preguntas como la planteada anteriormente.

En esta lección, aprenderás sobre la relatividad del movimiento y cómo siempre es necesario establecer un sistema de referencia para describir lo que observamos. Para ello, realizarás actividades que te ayudarán a comprender mejor los fenómenos del entorno natural, de modo que valores su importancia en el desarrollo de nuevas tecnologías y su impacto en la sociedad.

Ciencia, tecnología y sociedad

El Sistema de Posicionamiento Global La tecnología GPS (de sus siglas en inglés Global Positioning System) permite conocer, en tiempo real y con gran precisión la posición de un objeto, en cualquier lugar de la Tierra. Este sistema funciona con 24 satélites que orbitan la Tierra a una distancia superior a los veinte mil kilómetros, siguiendo trayectorias sincronizadas gracias a las cuales cubren toda la superficie terrestre. La gran ventaja es que las señales GPS son de uso público, por lo que no existen licencias o restricciones para su implementación. ¿Has utilizado el navegador GPS de los celulares? De ser así, ¿para que lo has empleado? ¿Qué ventajas consideras que tiene para la sociedad el desarrollo de esta tecnología? Fuente: www.prometric.com.mx/tecnologiagps.htm

Alertas de tsunamis más rápidos y efectivos gracias al GPS Según un estudio del Laboratorio Sismológico de la Universidad de Berkeley, California, EE.UU., las mediciones en tiempo real del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) pueden ser utilizadas para mostrar cómo los terremotos importantes desplazan el fondo oceánico. Estos datos permitirían reducir los tiempos de alerta de tsunamis de los casi 20 minutos, que demora actualmente, a apenas un par de minutos y así potencialmente reducir los daños a las comunidades costeras.

ión zac eti ífica b a t Alf cien

¿Te parece interesante que se puedan utilizar los avances tecnológicos para optimizar las alertas de tsunami?, ¿por qué?

“Esto no es un despliegue de nuevos instrumentos, solo un cambio en el pensamiento y el uso de estos instrumentos”, dijo Diego Melgar, investigador de la Universidad de Berkeley. Fuente: http://www.uchile.cl/noticias/119299/tecnologia-gps-posibilitaalertas-de-tsunami-mas-rapidas-y-efectivas

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Unidad 1 • Movimiento

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CIENCIA en

Ciencia al día

CHILE

El ingeniero Gonzalo Arroyo construye el primer péndulo de Foucault CHILENO Gonzalo Arroyo, ingeniero civil eléctrico de la Universidad Técnica Federico Santa María, fue el encargado de diseñar y construir un sistema de propulsión que permitiera oscilar el péndulo de Foucault. Este aparato permite demostrar que el plano de oscilación de un péndulo es independiente del movimiento de la plataforma que lo sujeta. De esta manera, al observar el vaivén del péndulo, luego de varias oscilaciones, se notará un pequeño cambio de la dirección del plano de oscilación producto del movimiento de rotación de la Tierra. Para lograr el funcionamiento óptimo del péndulo, el ingeniero desarrolló un sistema de propulsión electrónica que permitiera la oscilación con amplitud constante, a pesar del roce con el aire. Este péndulo, construido íntegramente en Chile, es uno de los pocos que existe en América del Sur y actualmente se encuentra en las dependencias del colegio San Francisco Javier, en Puerto Montt.

Fotografía de un péndulo de Foucault.

Según el ingeniero, este péndulo “Es un excelente recurso para comprender que la Tierra es un elemento dinámico en el universo, lo cual resulta increíble, porque según nuestros sentidos la Tierra nos parece algo estática”. ¿Qué te parece la afirmación del ingeniero? ¿Consideras que, desde nuestra percepción, la Tierra permanece estática?, ¿por qué?

Fuente: http://www.noticias.usm.cl/2012/04/20/sansano-construye-el-primerpendulo-de-foucault-completamente-chileno/

Inicio de la misión Como pudiste leer en estas páginas, el estudio del movimiento ha favorecido el desarrollo de diversos avances tecnológicos que nos permitan comprender mejor el mundo que nos rodea. En esta lección, tendrás la misión de grabar un video que ejemplifique la relatividad del movimiento. Para ello, deberás solicitar la colaboración de tu profesor de computación o del encargado de TIC, para que te ayude a utilizar un software que te permita elaborar un creativo video. Para llevar a cabo esta misión, reúnete con dos compañeros y realicen un plan de trabajo, considerando que al finalizar esta lección deberán mostrar su video al curso.

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Lección 1

Tema 1

¿Cuándo nos movemos?

Constantemente, observamos situaciones en las que podemos afirmar que los objetos están en movimiento, como en el vuelo de un avión o el tránsito de un automóvil por la calle, pero ¿cuándo decimos que un cuerpo se encuentra en movimiento?

¿Qué conceptos utilizas frecuentemente para describir un movimiento?

En este tema, aprenderás a utilizar el sistema de referencia y el sistema de coordenadas para describir y analizar el estado de movimiento de los cuerpos. Además, podrás desarrollar diversas actividades que te permitirán aplicar los conceptos que describen el movimiento. Ello, en el entendido de que estos conocimientos científicos los emplearás en la resolución de problemas cotidianos.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

Actividad grupal

Objetivo: Definir el concepto de movimiento.

Reúnanse en parejas y consigan una hoja de cuaderno, un lápiz, una regla y tres botones de diferente color y realicen el siguiente procedimiento:

Habilidad: Observar y describir las características de un suceso.

1. Dibujen una cuadrícula de 6 x 6 en la hoja. Identifiquen las columnas con números del 1 al 6 y las filas con letras de la A a la F.

Actitud: Mostrar curiosidad por conocer nuevos aprendizajes. Tiempo: 15 minutos.

2. Ubiquen los tres botones en diferentes lugares de la cuadrícula, procurando que queden ubicados al centro de cada cuadrado escogido. 3. Uno de los miembros de la pareja cierre los ojos, mientras el otro mueve alguno o todos los botones. 4. Al abrir los ojos, trata de determinar qué botones se movieron. 5. Realicen nuevamente la experiencia, pero cambiando los roles. Luego, respondan las siguientes preguntas en relación con la actividad realizada. a. ¿En qué se fijaron para determinar los botones que se movieron?

b. ¿Cuál es la condición necesaria para afirmar que un objeto se ha movido? ¿Cómo definirían el movimiento? Expliquen.

Materiales de la actividad.

c. ¿Qué importancia consideran que tiene la observación para la adquisición de nuevos aprendizajes? Fundamenten.

Seguramente notaste en la actividad anterior que, para movernos, necesariamente debemos cambiar nuestra posición respecto de un lugar de referencia. Estos conceptos están muy relacionados, pues podemos definir el movimiento como el cambio en la posición de un cuerpo. Así, si un cuerpo no cambia la posición en la que se encuentra, entonces se encuentra quieto; por el contrario, si un cuerpo se mueve, entonces su posición cambiará. ¿Qué necesitamos, entonces, para describir un movimiento? 24

Unidad 1 • Movimiento

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La posición (x→) de un cuerpo nos indica su localización respecto de un sistema de referencia utilizando un sistema de coordenadas. Por ejemplo, en el siguiente esquema podemos señalar la posición de dos objetos empleando un sistema de coordenadas en una dimensión (línea recta horizontal). Sistema de referencia

–30

–15

0

15

30

Sistema de coordenadas

X (cm)

Respecto del origen del sistema de coordenadas x = 0, la posición del reloj de arena es x→= –30 cm y la posición de la botella es x→= 30 cm. La posición corresponde a una magnitud vectorial, ya que nos indica la magnitud, dirección y sentido a la que se encuentra un objeto respecto a un sistema de referencia. Por ejemplo, en la situación anterior, ambos objetos se encuentran situados a 30 cm del sistema referencia. Sin embargo, el sentido de cada uno es distinto, dado que el reloj está a la izquierda (señalado con el signo menos) y la botella se encuentra a la derecha (señalado con el signo más). De esta manera, para describir un movimiento, es necesario establecer un sistema de referencia, que puede ser un lugar o un objeto desde el cual se describe el movimiento, y un sistema de coordenadas, que es un conjunto numérico.

Importante Un vector es una herramienta matemática que permite representar diferentes magnitudes físicas. Para profundizar más acerca de los vectores, revisa el anexo que se presenta en la página 230 del texto.

Actividad grupal

Determinemos la posición de las personas Júntense en parejas y observen la siguiente situación:

A

B

C

x (m)

La ilustración no se encuentra a escala.

1. Determinen la posición de las personas A, B y C si el sistema de referencia se ubica en el origen del sistema de coordenadas. 2. Determinen la posición de las personas A y B si el sistema de referencia es la persona C. 3. Comparen las respuestas obtenidas en los puntos 1 y 2. Establezcan diferencias y similitudes. ¿Qué pasó al cambiar el sistema de referencia? 4. ¿Qué conocimientos utilizaron para resolver esta actividad? Física • 2.° Medio

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Lección 1

¿Cuál es la diferencia entre distancia recorrida y desplazamiento? ¿Qué sabes de los conceptos de distancia y desplazamiento?, ¿en qué se diferencian? Para responder estas preguntas, realiza la siguiente actividad.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

Actividad grupal

Habilidad: Establecer comparaciones.

Reunidos en parejas, consigan dos lápices de color (uno azul y uno rojo), una hoja de cuaderno, un insecto (como hormiga o chinita), hilo y regla. Luego, realicen el siguiente procedimiento:

Actitud: Valorar la importancia del conocimiento.

1. Marquen con el lápiz azul un punto sobre la hoja y rotúlenlo como el lugar de partida.

Tiempo: 20 minutos.

2. Ubiquen el insecto sobre ese punto y sigan con el lápiz azul el camino que recorre, durante algunos segundos.

Objetivo: Diferenciar los conceptos de distancia y desplazamiento.

3. Marquen en la hoja el punto final del camino recorrido por el insecto. 4. Con el lápiz rojo y la regla, tracen una flecha que comience en el punto de partida y termine en el punto de llegada del movimiento del insecto. 5. Analicen las líneas realizadas por cada lápiz de color. Luego, midan cada una de las líneas trazadas con los lápices de color y registren sus valores en el cuaderno. Utilicen el hilo para medir el trazo irregular seguido por el insecto. Finalmente, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué diferencias hay entre cada trazo de color? Expliquen.

b. ¿Cuál trazo creen que representa la distancia recorrida y cuál el desplazamiento? Fundamenten.

Materiales de la actividad.

c. ¿Qué diferencias evidenciaron con las mediciones realizadas?

d. ¿Cómo definirían el concepto de distancia y el de desplazamiento?

Advertencia: Manipulen con precaución el insecto y, cuando terminen la actividad, devuélvanlo a su lugar de origen.

e. ¿Qué importancia creen que tiene para el estudio del movimiento diferenciar estos conceptos?

Es habitual pensar que la distancia recorrida y el desplazamiento son términos equivalentes, sin embargo, no lo son. Para entender la diferencia, analizaremos, en la siguiente página, los resultados obtenidos en la actividad anterior.

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Unidad 1 • Movimiento

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Supongamos que el movimiento de la hormiga entre la posición inicial y la final es el que se representa a continuación:

x (cm)

0

1

2

3

4

5

Posición final

6 Posición inicial

La ilustración no se encuentra a escala.

El camino realizado por la hormiga entre la posición inicial y la posición final (línea azul) se denomina trayectoria. La longitud de la trayectoria seguida por la hormiga corresponde a la distancia recorrida (d).

¿Cuánto caminos posibles hay entre dos puntos?

Por otro lado, el desplazamiento (∆ x→) es la variación entre la posición final y la inicial. Es decir, en la imagen, el desplazamiento se representa por la flecha roja que, además, indica que el movimiento comenzó en la posición inicial y terminó en la posición final. Para determinar el desplazamiento, se utiliza la siguiente expresión matemática: → → → ∆ x =x –x f i

Desplazamiento

Posición final

Posición final

Por ejemplo, si se hace coincidir un sistema coordenado con la dirección del desplazamiento de la hormiga, tal como el que se muestra en la imagen, obtendremos que el valor de dicho desplazamiento es ∆ x→ = 6 cm – 1 cm = 5 cm. De esta manera, el desplazamiento es una magnitud vectorial, pues tiene módulo, dirección y sentido, a diferencia de la distancia, que solo tiene módulo. Por esta razón, la distancia corresponde a una magnitud escalar. Actividad individual

Determino la distancia recorrida y el desplazamiento

Importante Una magnitud escalar es aquella que se representa con un valor numérico y su respectiva unidad de medida. Por ejemplo: • El tiempo: 5 s • La temperatura: 25 °C

Un estudiante salió de su casa al colegio que se encuentra a 120 metros en línea recta. Cuando ya había caminado los primeros 30 metros, el estudiante se devolvió a buscar unos materiales que se le quedaron en casa, para luego retomar su camino al colegio. 1. Desde que salió de su casa por primera vez hasta que llegó finalmente al colegio, ¿cuál fue el desplazamiento y la distancia recorrida por el estudiante? 2. ¿De qué manera has manifestado una actitud que promueva la curiosidad y el interés por comprender los fenómenos del entorno? Física • 2.° Medio

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Lección 1

¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad? Pese a que los conceptos de rápido o lento son subjetivos, es habitual que en nuestro entorno realicemos una estimación, de forma natural, de la rapidez de diferentes objetos. Para saber qué parámetros nos permiten comparar la rapidez de distintos cuerpos, realiza la siguiente actividad.

Indaguemos

Actividad grupal

a partir de nuestros aprendizajes previos

Objetivo: Reconocer que la rapidez es una medida de comparación entre cuerpos en movimiento.

Reúnanse en grupos de tres integrantes y consigan dos rieles de la misma longitud, dos bolitas idéntica (material, masa y tamaño) y dos cronómetros (pueden utilizar el del celular). Luego, realicen el siguiente procedimiento:

Habilidad: Analizar los resultados de una experiencia.

1. Sitúen los dos rieles con inclinaciones distintas, tal como se muestra en la imagen del costado.

Actitud: Mostrar curiosidad por comprender nuevos aprendizajes. Tiempo: 20 minutos.

2. Un integrante del grupo deberá soltar simultáneamente ambas bolitas por cada riel, mientras los otros dos miden, utilizando el cronómetro, el tiempo que tarda cada bolita en recorrer el largo del riel. 3. Registren cada valor en sus cuadernos y repitan el procedimiento para validar los resultados obtenidos. A continuación, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué magnitudes piensan que se relacionan mediante el concepto de rapidez? b. Si la distancia recorrida por ambas bolitas es la misma, ¿qué magnitud les permite comparar cuál bolita fue más (o menos) rápida? c. ¿Cómo definirían el concepto de rapidez?

Montaje de la actividad.

d. ¿Qué preguntas o inquietudes les surgieron al observar el comportamiento de las bolitas?

Una descripción general de qué tan deprisa se mueve un cuerpo es la rapidez media (vm). Esta corresponde a la distancia total recorrida dividida por el tiempo total transcurrido y puede ser determinada empleando la siguiente expresión: vm = Rapidez media

d ∆t

Distancia recorrida

En el Sistema Internacional de unidades (SI), la unidad de medida de la rapidez es m/s. ¿Qué otras unidades de medida de la rapidez conoces? Actividad individual

Tiempo empleado

Ahora, si imaginamos, por ejemplo, que un bus tiene una rapidez media de 80 km/h, esto no significa necesariamente que el chofer mantiene dicha rapidez en todo momento, ya que sabemos que un bus realiza continuas detenciones para permitir que los pasajeros suban o bajen, o bien, en varias oportunidades se mueve más lento o más rápido. Lo anterior hace necesario el uso de otro concepto, el de rapidez instantánea (v). Esta se refiere a la rapidez que posee un cuerpo en un instante determinado (un intervalo de tiempo muy pequeño). 28

Importante

Aplico la ecuación de rapidez Completa la siguiente tabla con los valores que corresponda. Distancia Tiempo Rapidez recorrida (m) empleado (s) media (m/s) 5 10

1 5 3

4

Unidad 1 • Movimiento

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Supongamos que un automóvil viaja por una carretera recta a 120 km/h: ¿qué podemos decir del vehículo?, ¿se mueve rápido o veloz? Es común que, en nuestro lenguaje cotidiano, utilicemos los conceptos de rapidez y velocidad sin distinción alguna, sin embargo, estos no representan lo mismo. Como vimos anteriormente, la rapidez media nos entrega la medida de qué tan deprisa un cuerpo recorre una determinada distancia. En cambio, la velocidad media → (v m) nos indica el desplazamiento que tuvo un cuerpo dividido por el tiempo total transcurrido. De esta manera, velocidad media se puede expresar como: ∆x→ v→m = ___ ∆t

Importante Al igual que con el concepto de rapidez, se puede distinguir la velocidad media de la instantánea (v→) (en esta última, el intervalo de tiempo es muy pequeño). En el Sistema Internacional (SI), la velocidad se mide en m/s.

Como la velocidad media depende del desplazamiento, es una magnitud vectorial, por lo que tiene módulo, dirección y sentido, a diferencia de la rapidez, que es una magnitud escalar.

Desarrollo de estrategias Aprendiendo a aplicar modelos para determinar la rapidez y la velocidad media. Situación problema Casa de Lorena

Lorena sale de su casa para pasear a su perro, pero cuando se encontraba a 30 m de la plaza su perro se escapa y se devuelve hasta la posición 60 m, desde donde reanudan su camino hasta la plaza. Si en su recorrido total demoraron 55 s, determina la rapidez y la velocidad media de su perro. PASO 1 Identifico las incógnitas

Las incógnitas son vm y v→m

La ilustración no se encuentra a escala.

PASO 2 Registro los datos

Posición inicial x→i = 110 m; posición final x→f = 0 m y tiempo empleado 4t = 55 s PASO 3 Utilizo los modelos

Para determinar la rapidez media, utilizamos Para determinar la velocidad media, utilizala siguiente expresión: mos la siguiente expresión: d ∆x→ → vm = ___ v m= ___ ∆t ∆t 80 m + 30 m + 60 m = ______ 170 m v m = _________________ 55 s 55 s

vm = 3 m/s

0 m – 110 m = _______ –110 m v→m = ___________ 55 s 55 s

v→m = –2 m/s

PASO 4 Escribo la respuesta

La rapidez media del perro es 3 m/s mientras que su velocidad media es de –2 m/s. PASO 5 Aplico lo aprendido

RDC

Determina la rapidez y la velocidad media del perro cuando camina directo (sin devolverse) desde su casa hasta la plaza y demora 50 segundos.

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Lección 1

Tema 2

Analizando la relatividad del movimiento

Seguramente en más de alguna oportunidad has escuchado o dicho que un suceso es relativo, pero ¿cuándo evidenciamos que las cosas son relativas?

¿Qué crees que es la relatividad?, ¿cómo lo explicarías? ¿Menciona un ejemplo?

En este tema aprenderás de qué características depende la relatividad del movimiento, de modo que puedas describirlo de forma cualitativa y cuantitativa. Por ello, analizarás diversas situaciones que te permitirán valorar la importancia de desarrollar habilidades y conocimientos científicos para comprender el mundo que nos rodea. Para comprender la relatividad del movimiento, responde las preguntas, analizando la situación que se presenta a continuación. Considera que el bus se mueve por la calle hacia la izquierda, respecto del suelo, tal como muestra la siguiente imagen.

¿Cómo verá el bus este observador: en reposo o en movimiento?

Seguramente notaste que, para una persona que se encuentra sentada dentro de vehículo, el chofer se encuentra en reposo; mientras que para alguien que se encuentra en la calle, el chofer se encuentra en movimiento. Esto se debe a que los movimientos dependen del marco de referencia que escogemos para describirlos, razón por la cual se dice que el movimiento es relativo. Es importante destacar que ningún movimiento es absoluto, ya que siempre depende del marco de referencia. Así, cada vez que queremos describir un movimiento, debemos indicar una referencia, por ejemplo, que el chofer del bus se encuentra en movimiento respecto de la calle.

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¿Cómo verá el chofer al transeúnte: en reposo o en movimiento?

¿Cómo verá al conductor una persona sentada en el interior del vehículo: en reposo o en movimiento?

¿Qué se puede concluir de las preguntas planteadas: el chofer está en reposo o en movimiento?, ¿por qué?

¿y cómo verá al transeúnte?

Actividad grupal

Establezcamos un sistema de referencia Reúnanse en parejas y, a partir de la imagen del bus, establezcan: 1. Un sistema de referencia dentro del vehículo que describa al chofer en reposo. 2. Un sistema de referencia dentro del vehículo que describa al chofer en movimiento. 3. Un sistema de referencia fuera del vehículo que describa al chofer en reposo. 4. Un sistema de referencia fuera del vehículo que describa al chofer en movimiento. 5. ¿Qué opinan sobre la relatividad del movimiento?, ¿será correcto afirmar que todo es relativo? Fundamenten.

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Lección 1

¿Las trayectorias pueden ser relativas? Como todos los movimientos dependen del sistema de referencia que los describe, la trayectoria que observamos de los cuerpos también depende de esta referencia, por lo tanto la trayectoria es relativa. Para indagar más acerca de la forma en que la trayectoria de un cuerpo depende de quien la observe, realiza la siguiente actividad.

a partir de nuestros aprendizajes previos

Indaguemos

¿En qué situaciones has observado trayectorias relativas?

Actividad grupal

Objetivo: Observar y describir la trayectoria de un cuerpo desde diferentes sistemas de referencia.

Reúnanse en grupos de cuatro integrantes, consigan una pelota y realicen el siguiente procedimiento:

Habilidad: Describir las características de un suceso.

1. Para realizar esta experiencia, dos integrantes del grupo serán los lanzadores, mientras que los otros dos serán los observadores.

Actitud: Explorar fenómenos desafiantes con los sentidos. Tiempo: 20 minutos.

2. Los lanzadores deberán ubicarse de frente a una distancia aproximada de un metro. Uno de los observadores deberá ubicarse detrás de uno de los lanzadores, mientras que el segundo observador lo hace de frente, tal como muestra la ilustración. 3. Ahora, los lanzadores deben arrojarse la pelota en forma parabólica, mientras que cada observador registra en su cuaderno la trayectoria que sigue la pelota. 4. Finalmente, intercambien la posición de los observadores y repitan el procedimiento anterior. Luego, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Cómo fue la trayectoria de la pelota observada desde la posición 1?, ¿y desde la posición 2?

1 b. A partir de lo que entienden por movimiento relativo, ¿cómo explicarían lo observado? 2 c. ¿Qué inquietudes surgieron a partir de sus observaciones?, ¿qué importancia tiene la observación en la exploración del entorno?

Representación de la actividad.

Se dice que un movimiento es relativo y en particular su trayectoria cuando un fenómeno puede ser descrito desde diferentes sistemas de referencia. Uno de los primeros científicos en analizar y explicar la relatividad del movimiento fue Galileo Galilei. Para ello, Galileo analizó una situación similar a la que se representa en el siguiente ejemplo: imagina que estás dentro de un vehículo que se encuentra detenido y empieza a llover; ¿cómo verás las gotas de lluvia sobre el vidrio de la ventana? Luego, imagina que el vehículo se pone en movimiento: ¿verás de la misma manera las gotas de agua en la ventana?

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Seguramente consideraste que, en el primer caso, las gotas siguen en una trayectoria vertical; sin embargo, cuando el vehículo se encuentra en movimiento, las gotas de lluvia se inclinan, tal como se muestra en las siguientes imágenes:

¿Cuál es el sentido del movimiento del vehículo para que las gotas de agua describan esa trayectoria?

Trayectoria vertical de las gotas de agua cuando el vehículo se encuentra en reposo.

Trayectoria inclinada de las gotas de agua cuando el vehículo se encuentra en movimiento.

Para tratar de explicar la relatividad del movimiento, Galileo introdujo una serie de ecuaciones que le permitieron describir el movimiento de un cuerpo desde un sistema de referencia que se mueve con velocidad constante respecto de otro que está en reposo respecto del suelo. A este cambio de coordenadas se lo denomina transformación de Galileo y se describe a continuación. Si un sistema A’ (representado por el ciclista) se mueve respecto de otro A que se encuentra en reposo respecto del suelo (representado por la joven), entonces, las coordenadas del sistema A’ respecto de las de A son: y

y’

x’ = x + vx · t

vx A’

y’ = y z’ = z

A x’

x z

z’

Esto, siempre y cuando el tiempo “cero” de ambos sistemas coincida. En las expresiones anteriores, vx es la velocidad del sistema A’ respecto de A, y t es el tiempo.

Desarrollo de la misión Considerando que las trayectorias también son relativas, elabora junto a tu equipo de trabajo el ejemplo que quieren representar en su video, utilizando el software escogido. Escriban las fortalezas y debilidades que perciban durante el desarrollo de esta misión. Escriban las fortalezas y debilidades que enfrenten durante el desarrollo de la misión. Física • 2.° Medio

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Lección 1

Determinando la relatividad de las velocidades Tal como la posición de un cuerpo depende del observador, la velocidad y, por ende, la rapidez de este también dependen del sistema de referencia desde el que se describa. Para determinar la velocidad relativa, realiza la siguiente actividad.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

Actividad grupal

Reúnanse en parejas. Luego, lean y analicen la siguiente situación:

Objetivo: Establecer la velocidad media de los cuerpos desde diferentes sistemas de referencia.

Sandra desciende por una escalera fija con una velocidad media de 1 m/s, mientras que Carlos asciende por otra escalera con una velocidad de igual magnitud, pero en sentido contrario. En la parte inferior de las escaleras, Lucía se encuentra detenida, observando a Sandra y a Carlos, tal como se muestra en la imagen del costado.

Habilidad: Comprender la relatividad de la velocidad. Actitud: Interés por aprender nuevos conocimientos.

A partir de esta situación, respondan: a. ¿Qué conceptos estudiados hasta el momento están involucrados en la situación descrita?

Tiempo: 20 minutos.

b. ¿Cuál es la velocidad media de Sandra y Carlos respecto de Lucía?

c. Desde el punto de vista de Sandra, ¿con qué velocidad ve pasar a Carlos? ¿Cómo lo determinaron?

d. ¿Qué pregunta, relacionada con la situación descrita, le plantearías a una compañera o un compañero de grupo?

Representación de la situación.

Tal como determinaste en la actividad anterior, la velocidad depende del sistema de referencia que lo describe. Para trabajar la relatividad de la velocidad se puede establecer una relación matemática, de tal manera que la velocidad media de un sistema A, medida por un observador B que se mueve con cierta velocidad, queda determinada por la siguiente expresión: v⃗ A/B = v→A - v→B

Velocidad de A respecto de B

Velocidad de A respecto del suelo

Velocidad de B respecto del suelo

¿Cuál es la velocidad media de Sandra respecto de Carlos?

Así, en la situación planteada en la actividad, la velocidad media de Sandra respecto de Lucía, si se considera positivo el sentido hacia abajo de la escalera, es: →

v

34

Sandra/Lucía

→

 =  v

Sandra

→

 -  v

Lucía

 = 2 m/s – 0 = 2 m/s

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Mujeres en la historia de la ciencia

Mileva Maric (1875-1948), una muy destacada estudiante y posterior física teórica y matemática, contrajo matrimonio en 1903 con Albert Einstein, el cual se disolvió legalmente en 1919. Existen bastantes pruebas y testimonios de que Mileva habría sido coautora de los varios de trabajos de Einstein, entre ellos los relacionados con el efecto fotoeléctrico, el movimiento browniano y el movimiento relativo. Se estima que “la insuficiente valoración atribuida al trabajo de Mileva Maric se explica en el contexto general de los valores de la época en los que se situaba a la mujer al margen de la ciencia y de la investigación, y cuando se producía alguna contribución excepcional, esta tendía más a reconocerse en el ámbito privado que en el oficial”. Fuente: González, M. (2006). Mileva Einstein-Maric: la madre “olvidada” de la teoría de la relatividad. Clepsydra, 5. Disponible en: http://publica.webs.ull.es/

¿Qué mujeres científicas conoces? ¿Consideras que el rol de la mujer ha sido menoscabado en la historia de la humanidad?, ¿por qué? ¿De qué manera se puede valorar el aporte de la mujer en la ciencia?

n ció tiza ca e ab tífi Alf cien

Cierre de la misión Al inicio de esta lección, te dimos la misión de elaborar un video para ejemplificar la relatividad del movimiento y presentarlo a tu curso. ¿Cómo evaluarías el trabajo realizado? Fundamenta. ¿Qué ventajas tiene trabajar en equipo?

¿Esta misión se incluirá en el proyecto del texto? Fundamenta en la página 12.

Reflexiono sobre lo que aprendí Lee y comenta las siguientes preguntas con tus compañeros y compañeras para saber si alcanzaste el propósito de la lección. Contenido ¿Qué conceptos nuevos aprendiste? ¿Qué te pareció más relevante del estudio del movimiento?, ¿por qué? ¿Consideras que los aprendizajes adquiridos te ayudan a comprender mejor los fenómenos que te rodean?, ¿por qué?

Habilidades/Estrategias A lo largo de esta lección observaste, analizaste y evaluaste diversas situaciones. ¿Qué otra habilidad te gustaría desarrollar?

Actitudes ¿Qué opiniones elaboraste a partir de los fenómenos que observaste en la lección?

¿Estás preparado para emplear ¿Qué nuevas estrategias desarrollas- tus conocimientos científicos para te en esta lección?, ¿cuál te pareció resolver problemas cotidianas?, ¿por más interesante? qué?

¿Sobré qué temas relacionados con el movimiento te gustaría aprender? Fundamenta.

Física • 2.° Medio

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Integro lo que aprendí

Evaluación de proceso

Representa

1 Para combatir los incendios forestales que afectaron las zonas Centro y Sur de Chile en 2017, se contrató al Supertanker (un avión de combate de incendios) que deja caer aproximadamente 72 000 litros de agua en cada descarga. Si el avión se mueve con velocidad contante, representa en la ilustración la trayectoria del agua vista por un observador en tierra y por otro que está dentro del avión. Aplica

2 Para estudiar la relatividad del movimiento, Felipe toma una fotografía en la cual representa la rapidez media, medida respecto del suelo, de un automó automóvil, un ciclista y un corredor, tal como se muestra en la siguiente imagen.

A partir de la información, responde: a. ¿Respecto de qué observador el corredor se mueve con mayor rapidez? Justifica. b. ¿Cuál es la velocidad media del ciclista respecto al corredor? c. ¿Qué distancia habrá recorrido el ciclista luego de 5 minutos de carrera si su recorrido fue en línea recta?, ¿cómo lo determinaste? Analiza

3 Daniela se encuentra en reposo en un sistema de referencia P y Javier sobre otro sistema H. A partir del instante cero (t0), el sistema H comienza a moverse en línea recta y con una velocidad constante de 2 m/s respecto del sistema P, tal como se representa en la imagen. ¿Cuáles serán las coordenadas de H respecto de P después de 3 s? z

z’ H

P

4m x’

x y

36

y’

Unidad 1 • Movimiento

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Evalúa

4 Jorge le explica a Gabriela sobre la velocidad relativa utilizando el siguiente ejemplo: si un ciclista se mueve a 6 m/s en la misma dirección, pero en sentido opuesto a otro que se mueve con igual rapidez, la velocidad del segundo ciclista respecto del primero será igual a cero. ¿Es correcto el ejemplo dado por Jorge? Explica. Evalúa

5 A partir de lo que sabes del sistema solar y la imagen que muestra el planeta Tierra y el Sol, responde las siguientes preguntas: a. ¿Quien se mueve: la Tierra o el Sol? Justifica tu respuesta. b. ¿Qué características debe poseer un sistema de referencia para que la Tierra parezca en reposo? Argumenta. Sintetiza

Elabora un mapa conceptual utilizando los siguientes contenidos estudiados en la lección: movimiento, posición, rapidez, velocidad, sistema de referencia, tiempo, distancia recorrida, relatividad y desplazamiento.

¿Cómo voy? Revisa tus respuestas y, según los resultados que hayas obtenido, marca con ✓ el nivel de desempeño correspondiente. Si es necesario, pídele ayuda a tu profesor o profesora. Indicador

Ítem

Empleé los diferentes parámetros del movimiento relativo.

1y2

Consideré las diferentes características que describen los movimientos.

3, 4 y 5

Habilidad Representar y aplicar.

Nivel de desempeño L: Dos ítems correctos. ML: Un ítem correcto. PL: Ningún ítem correcto.

Analizar y evaluar.

L: Tres ítems correctos. ML: Dos ítems correctos. PL: Uno o ningún ítem correcto.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Reflexiono sobre mi desempeño

Según tu apreciación (1: en desacuerdo; 2: ni de acuerdo ni en desacuerdo; 3: de acuerdo), marca con ✓ las siguientes afirmaciones: 1

2

3

He aplicado con éxito los conceptos que permiten describir los movimientos. He usado distintas estrategias para aprender los temas más difíciles. He trabajado responsablemente tanto en las actividades tanto individuales como grupales. Estoy preparado para continuar aprendiendo sobre los movimientos. Física • 2.° Medio

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Lección

Análisis de los movimientos horizontales Propósito de la lección Un atleta corriendo los 100 metros planos, un auto transitando por la carretera o un perro paseando en el parque: ¿describen el mismo tipo movimiento?, ¿cómo podríamos determinarlo? En general, los movimientos, se pueden clasificar en dos categorías dependiendo de sí poseen velocidad constante o no.

En esta lección, analizarás diversas situaciones cotidianas en las que se describen movimientos horizontales. Para ello, deberás aplicar modelos matemáticos e interpretar gráficos para comprender y describir las características de estos movimientos. Además, realizarás diversas actividades que te permitirán fortalecer tu responsabilidad y en el trabajo colaborativo.

Ciencia, tecnología y sociedad

El rol de la velocidad en los accidentes de tránsito El exceso de velocidad es una de las principales causas de accidentes en Chile. De hecho, se estima que este factor es relevante en al menos 1 de cada 5 accidentes y en 1 de cada 3 accidentes fatales1 lo que se explica, principalmente, porque: • El exceso de velocidad reduce el tiempo de reacción que

tiene un conductor ante un imprevisto en la vía. • Al superar el límite de velocidad para la que fue diseñada

la vía, se ponen en juego aspectos como la estabilidad del vehículo, la visibilidad del conductor, entre otros. • Mientras mayor sea la velocidad de un vehículo que se

acerca a un peatón u otro conductor, más difícil es juzgar la distancia que los separa. Durante el año 2015 y para reducir las cifras de accidentes de tránsito por exceso de velocidad, la Comisión Nacional de Seguridad de Tránsito (Conaset) realizó una campaña publicitaria que pretendía mostrar lo importante que es respetar la velocidad máxima estipulada en zonas urbanas e interurbanas. La campaña pretende dar cuenta de cómo influye la rapidez en la distancia de reacción y de frenado ante la ocurrencia de un accidente y la gravedad que este ocaciona.

Eslogan de la campaña: “Chocar a 70 km/h es igual que caer desde un séptimo piso”. Fuente: http://www.mtt.gob.cl/archivos/12776

¿Qué opinas sobre esto? En Chile, el 40 % de los conductores excede el límite establecido en zonas urbanas, mientras que el 50 % lo hace en zonas interurbanas. ¿De qué manera se deben establecer medidas de seguridad? n ció tiza ca e ab tífi Alf cien 1

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Fuente: Conaset. Se advierte que esta es una estimación, dada la dificultad de establecer la rapidez del vehículo cuando se produce el accidente.

Unidad 1 • Movimiento

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Ciencia al día

El secreto de la VELOCIDAD de Usain Bolt Usain Bolt es el más grande velocista de la historia. Su marca de 9,58 segundos en la carrera de los 100 metros, durante el Campeonato Mundial de Berlín en 2009, es el actual récord mundial. Por ello, los Científicos de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) realizaron un estudio analizando sus características. De acuerdo con el modelo matemático propuesto, en estudio publicado en la revista especializada European Journal of Physics, el tiempo de 9,58 segundos que Bolt consiguió en Berlín se logró alcanzando una velocidad de 12,2 metros por segundo, equivalente a unos 44 kilómetros por hora. John Barrow, profesor de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Cambridge, analizó anteriormente cómo Bolt pudo superarse a sí mismo.

¿De qué marera el estudio científico permite comprender mejor las cualidades de un atleta?, ¿cómo la realización de este estudio permite que un atleta pueda ser más rápido en el deporte que practica?

Kaliva / Shutterstock.com

Para Barrow, la velocidad de Bolt se debe en parte a la “extraordinaria longitud de su zancada” a pesar de tener un tiempo de reacción más lento al disparo de largada. El científico dijo que Bolt aún tiene margen para batir su propio récord, pero para eso debería ser más rápido en el inicio, y correr con un viento a favor un poco más fuerte y a una mayor altitud, donde hay menos resistencia. Según explicó Barrow, para el récord se puede correr con un viento a favor de hasta dos metros por segundo, por lo tanto, “Bolt tiene un gran margen para mejorar sin tener que ser más rápido”.

Fuente: http://www.bbc.com/mundo/noticias/2013/07/130729_ciencia_usain_bolt_ velocidad_matematica_np

Inicio de la misión Como pudiste leer en estas páginas, el estudio de la velocidad es importante en la descripción del movimiento. En esta lección, tendrás la misión de confeccionar una maqueta que muestre el movimiento de un cuerpo con velocidad variable. Para ello, puedes solicitar la colaboración de tu profesor o profesora de Educación Tecnológica, para que te ayude a implementar nuevas técnicas y recursos. Para llevar a cabo esta misión, reúnete con tres compañeros y realicen un plan de trabajo, considerando que, al finalizar esta lección, deberán mostrar su maqueta al curso.

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Lección 2

Tema 1

Describiendo el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

En este tema, estudiaremos movimientos cotidianos que se efectúan con velocidad constante. Para ello, aprenderás a utilizar ecuaciones de movimiento que te permitirán adquirir estrategias para confeccionar e interpretar gráficos que describan los movimientos.

Indaguemos

¿Qué significa que un movimiento posee velocidad constante?

Actividad grupal

a partir de nuestros aprendizajes previos

Objetivo: Determinar el módulo de la velocidad. Habilidad: Analizar resultados de una experiencia. Actitud: Ser riguroso en el trabajo colectivo. Tiempo: 30 minutos.

Reúnete con dos compañeros, y consigan una tiza, una huincha de medir y un cronómetro (pueden usar el de un celular). Luego, realicen el siguiente procedimiento: 1. Salgan al patio y busquen un sector amplio donde puedan dibujar una línea de 30 metros de largo y trácenla con la tiza. 2. Sobre la línea, dibujen una marca cada 5 metros. 3. Un integrante del equipo camine sobre la línea con paso firme y regular. Mientras tanto, los otros integrantes registrarán, en la siguiente tabla, el tiempo cuando pase por cada marca sobre la línea. Distancia (m)

5

10

15

20

25

30

Tiempo (s) Velocidad (m/s)

4. Determinen el módulo de la velocidad seguida en cada tramo y registren su valor en la tabla. ¿Qué modelo matemático utilizarán? A partir de los datos obtenidos, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué características tiene el movimiento descrito por el integrante del grupo? b. ¿Cómo es el módulo de la velocidad en cada tramo? Comparen. c. ¿Permanece constante la velocidad media?, ¿cómo lo establecieron?

Materiales de la actividad.

d. ¿Cómo organizaron y distribuyeron las tareas en equipo?, ¿consideraron las habilidades de cada integrante?

Si un objeto en movimiento describe una trayectoria rectilínea, como en la actividad anterior, y además posee una velocidad media constante, entonces describe un Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU). Todo MRU posee las siguientes características: • La trayectoria es una línea recta. • La distancia recorrida es igual al módulo del desplazamiento. • La rapidez es constante a lo largo de todo el movimiento, es decir, la rapidez

Importante En el MRU siempre se cumple que el módulo de la velocidad coincide en todo momento con el valor de la rapidez, por lo tanto: ∣v→∣ = v

media y la instantánea tienen el mismo valor en todo momento. • El módulo de velocidad coincide en todo momento con el valor de la rapidez. • No acelera.

40

Unidad 1 • Movimiento

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Representación gráfica de un MRU Analicemos la situación de un automóvil que se mueve en línea recta con velocidad constante, es decir, describe un MRU. Cuando esto sucede, por cada unidad de tiempo, el automóvil recorre la misma distancia y no cambia el sentido de su movimiento. 0s

1s

5m

0

2s

5m

5m

3s

5m

10 m

15 m

Observando el esquema, podemos concluir que, por cada segundo que transcurre, el automóvil avanza una distancia de 5 metros, de tal manera que: Tiempo (s)

0

1

2

3

Distancia (m)

0

5

10

15

Si graficamos este movimiento obtenemos lo siguiente: Gráfico de posición en función del tiempo Gráfico de posición-tiempo

x (m) 15

Gráfico de posición-tiempo

x (m) 15

10

10

4x 5

5

4t

0

1

3 t (s)

2

1 En el gráfico se sitúan los puntos que indican la posición del móvil en cada instante de tiempo respecto del sistema de referencia.

2 Como en un MRU la velocidad media es constante, se puede trazar una recta que une todos los puntos.

0

1

2

3

t (s)

3 Se puede determinar la rapidez del automóvil determinando la

pendiente del gráfico. Para ello, utilizamos la siguiente expresión:

∆x = __________ 10 m – 5 m = 5 m/s v = ___ ∆t 2s–1s El signo que resulta indica el sentido del movimiento. En este caso, el automóvil se mueve con una velocidad media de 5 m/s en sentido positivo respecto del sistema de coordenadas.

Actividad individual

Reflexiono sobre el gráfico de posición Gráfico de posición-tiempo Posición (m)

Persona 1

Persona 2 Persona 3

Tiempo (s)

Tres personas se mueven describiendo un MRU, mediante las características se representaron en el gráfico posición en función del tiempo adjunto. 1. ¿Qué persona se mueve a mayor velocidad? 2. ¿De qué manera interpretaste el gráfico para responder la pregunta anterior? Física • 2.° Medio

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Lección 2

A partir de los datos obtenidos para el vehículo, también se puede construir el gráfico de velocidad en función del tiempo.

RDC

Gráfico de velocidad en función del tiempo

1 Como la velocidad se mantiene constante, el gráfico

resulta ser una recta paralela al eje horizontal (que contiene los valores del tiempo).

Gráfico de velocidad-tiempo

v (m/s) 5

0

2 A partir de este tipo de gráfico, podemos conocer la dis-

tancia recorrida por el automóvil (en cualquier intervalo de tiempo). Esto se realiza determinando el área bajo la recta. En este caso, obtenemos que:

1

3 t (s)

2

Gráfico de velocidad-tiempo v (m/s) 5

Distancia (d) = Área (figura) = base · altura d = 3 s · 5 m/s = 15 m

0

1

3 t (s)

2

Actividad grupal

Interpretemos gráficos del MRU Júntense en parejas y realicen las siguientes actividades. Javiera y Fernando, dos estudiantes de 2° medio, para comprender mejor las características de sus movimientos, deciden construir los gráficos que se muestran al costado.

Gráfico de posición-tiempo

Javiera

Posición (m) 7

1. ¿Cuál es la posición inicial y la posición final de Javiera y de Fernando?

6

2. Determinen el desplazamiento de cada uno.

5

3. Determinen la velocidad media de Javiera y Fernando.

4

4. Construyan los gráficos de velocidad en función del tiempo para Javiera y para Fernando.

3 2 1 0

1

2

3 Tiempo (s)

Gráfico de posición-tiempo

Fernando

Posición (m) 4 3 2

A partir de los gráficos, respondan las preguntas a continuación: a. ¿Qué distancia recorrió cada uno? b. ¿Por qué la distancia recorrida tiene el mismo valor que el desplazamiento? Justifiquen. c. ¿Qué ventajas tienen los gráficos en el estudio del movimiento? Argumenten.

42

1 0

1

2

3

4 Tiempo (s)

Unidad 1 • Movimiento

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Ecuación itinerario de un MRU La posición de un cuerpo que describe un MRU no solo se puede representar mediante gráficos, sino que también con expresiones matemáticas, denominadas ecuaciones de itinerario, las cuales permiten conocer la posición de un cuerpo a partir de su posición inicial, de la rapidez con la que se mueve y del tiempo que transcurre. Una de estas ecuaciones de itinerario se obtiene de la siguiente expresión: x→f- x→i ∆x→ = ______ ⇒ x→f = x→i + v→ ‧ ∆t v→ = ___ ∆t ∆t Ahora, para cualquier tiempo, esta expresión matemática se escribe como: x→ = x→i + v→ ‧ ∆t

Importante Todas las expresiones que se estudian en esta unidad pueden ser trabajadas en su versión escalar. De esta manera, la ecuación itinerario se puede expresar:

x = xi + v ‧ ∆t

Es importante mencionar que la expresión para determinar la posición corresponde a la ecuación de una recta y que es consistente con los gráficos presentados anteriormente.

Desarrollo de estrategias Aprendiendo a interpretar gráficos y a aplicar modelos. Situación problema César y Andrea son atletas cuyo entrenamiento consiste en correr por un parque describiendo una trayectoria recta. Jimena, su entrenadora, les toma el tiempo durante los primeros 8 segundos de su recorrido y, para analizar su rendimiento, construye el gráfico que se muestra al costado. A partir de esto, determina:

Gráfico de posición-tiempo x (m) 60

a. La velocidad media de César. b. La ecuación itinerario de César. c. El tiempo que tarda César en llegar a los 100 metros, si continúa su carrera con velocidad constante.

r

sa Cé

ea dr

An 28

PASO 1 Identifico las variables del gráfico

La posición de César a los 0 s es de 28 m, y a los 8 s es de 60 m.

20

PASO 2 Aplico los modelos

a. Determino la velocidad media: → ___________ ∆x = 60 m – 28 m = 4 m/s v→ = ___ ∆t 8s

b. Determino la ecuación itinerario: x→ = x→i + v→ ‧ ∆t → x = 28 + 4 ‧ t

c. Determino el tiempo. Para ello, hay que despejar la ecuación itinerario cuando César se encuentra en los 100 metros:

8 t (s)

César

100 = 28 + 4 ‧ t 100 m – 28 m = 18 s t = ____________ 4 m/s

PASO 3 Escribo la respuesta

En su carrera, César lleva una velocidad media de 4 m/s y tarda 18 s en llegar a los 100 m. PASO 4 Aplico lo aprendido

Determina la velocidad media de Andrea. ¿Quién llega primero a los 100 metros: César o Andrea? Fundamenta. Física • 2.° Medio

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A poner en práctica

mediante un taller de habilid

ades científicas

Aprendiendo a organizar datos: en el MRU del agua Habilidad: Organizar datos cuantitativos y cualitativos con precisión.

Actitud: Sugerir soluciones y buscar alternativas para resolver problemas.

Situación problema La siguiente experiencia te permitirá organizar datos para determinar la rapidez con la que desciende el agua en un Frasco de Mariotte. Este dispositivo consta de una botella que tiene un orificio lateral cerca de su base y un tubo recto pequeño en su interior. Al llenar la botella con agua esta sale por el orificio con rapidez constante por un determinado tiempo.

Frasco de Mariotte.

Montaje experimental.

Procedimiento experimental Reunidos en parejas, consigan los materiales que se les solicitan. Luego, realicen el siguiente procedimiento: 1.

Perforen, con la supervisión de su profesor, la tapa de la botella para introducir la bombilla. Sellen el orificio alrededor de la bombilla con plasticina.

2.

Realicen marcas en forma vertical cada 0,5 cm, desde el principio hasta el fondo de la botella.

3.

Hagan un pequeño orificio en la última marca de la botella. Viertan una pequeña cantidad de agua y comprueben si, a través del orificio, fluye agua de forma permanente. Si el agua sale a borbotones, deberán agrandar un poco más el orificio.

4.

Cubran el orificio con cinta adhesiva y luego llenen la botella con agua por encima del nivel marcado. Cierren la botella con la tapa que posee la bombilla incrustada.

5.

44

✓ Una botella desechable de 1,5 L con tapa. ✓ Una bombilla o tubo de plástico delgado. ✓ Un marcador permanente. ✓ Cinta adhesiva para embalaje.

Coloquen la botella sobre una mesa y en el suelo ubiquen el recipiente para contener el agua que saldrá por el orificio, tal como muestra el montaje experimental.

6.

Saquen la cinta adhesiva del orificio para que comience a salir el agua. Cuando esta llegue a la primera marca inicien el cronómetro.

7.

Dejen que el agua siga saliendo y registren el tiempo que indica el cronómetro cuando el nivel del agua pase por cada una de las marcas en la botella.

✓ Un recipiente hondo de 2 L de capacidad. ✓ Agua. ✓ Un cronómetro. ✓ Plasticina. ✓ Una regla. ✓ Un alfiler o aguja.

Advertencia: Tengan precaución al manipular los materiales corto punzantes (alfiler o aguja).

Reduce, Reutiliza, Recicla ¿Qué harán con los materiales cuando terminen la experiencia? Al finalizar la actividad pueden utilizar el agua para regar plantas y botar los materiales desechables en contenedores para reciclaje.

Unidad 1 • Movimiento

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Organización de los datos a. Construyan una tabla con los valores registrados en cada intento. Pueden utilizar una como la siguiente: Distancia recorrida por el nivel de agua (cm)

Tiempo que tarda el nivel de agua en descender (s)

0

0

0,5 1,0

Ayuda ← Para determinar el tiempo solicitado, calculen la diferencia entre el tiempo inicial y el correspondiente al paso por cada marca.

1,5 2,5

b. En un sistema de ejes coordenados representen la distancia recorrida por el nivel de agua (OY) y el tiempo registrado (OX) y grafiquen los datos registrados en la tabla.

Análisis e interpretación de evidencias c. ¿Qué característica posee el gráfico de posición en función del tiempo? ¿Qué pueden observar en él? Expliquen. d. ¿Podrían determinar la rapidez aproximada con la que desciende el agua? De ser así, expliquen cómo lo harían. e. Si el eje OY lo extienden hasta una posición de 30 cm, ¿cuánto tiempo tarda el agua en alcanzar ese nivel? Describan dos maneras de hacerlo. f. Elaboren una conclusión que relacione los datos obtenidos, la organización de los datos y lo que saben respecto del MRU. g. ¿Qué dificultades surgieron durante la obtención de los datos recopilados?, ¿cómo las sobrellevaron? h. ¿Cómo evaluarían su trabajo individual durante el trabajo colaborativo? Física • 2.° Medio

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Lección 2

Tema 2

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

En el mundo que nos rodea, es poco habitual que un movimiento permanezca con velocidad constante, dado que la mayoría de ellos experimentan variaciones de rapidez, de dirección y/o de sentido. Por ejemplo, el solo hecho de iniciar una caminata implica aumentar la velocidad cuando se deja el reposo inicial. En este tema, aprenderás a utilizar modelos que te permitan describir movimientos más complejos que posean velocidad variable. Para ello, realizarás diversas actividades para buscar soluciones a problemáticas científicas manifestando interés por trabajar de forma responsable y colaborativa.

Indaguemos

¿Has escuchado hablar de la aceleración? Si la tuvieras que definir usando los conceptos de velocidad y tiempo, ¿cómo lo harías?

a partir de nuestros aprendizajes previos

Objetivo: Describir los cambios en el estado de movimiento de un cuerpo. Habilidad: Comparar las características de dos sucesos. Actitud: Ejecutar las tareas de manera rigurosa. Tiempo: 10 minutos.

Actividad grupal

Reúnanse en parejas y consigan una bolita de cristal o de acero. Luego, utilicen una superficie horizontal (como una mesa) para llevar a cabo el siguiente procedimiento: 1. Con su mano, impulsen la bolita de modo que se ponga en movimiento respecto de la mesa (observen la imagen). 2. Luego, déjenla caer desde unos 20 cm de altura. A partir de sus observaciones, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué conceptos piensan que están involucrados en la actividad? Escríbanlos. b. ¿Cuál era el estado de movimiento inicial de la bolita en ambas situaciones? Expliquen. c. ¿Cómo varió la velocidad de la bolita en la primera situación? Describan. d. ¿Cómo varió la velocidad de la bolita en la segunda situación? Describan. e. ¿Cómo pudieron determinar si la bolita cambió de velocidad? Fundamenten.

Montaje de la actividad.

f. ¿Llegaron a acuerdos para desarrollar el procedimiento para alcanzar los aprendizajes de forma colaborativa?

g. Fueron rigurosos al observar y describir cada una de las situaciones? De no ser así, repitan la experiencia.

En la actividad anterior, pudiste observar que el movimiento de la bolita experimentó variaciones en su velocidad porque pasó de estar en reposo a describir un movimiento con cierta velocidad. ¿Qué magnitud física da cuenta del cambio de velocidad de un cuerpo?

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Unidad 1 • Movimiento

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La aceleración corresponde a la variación de la velocidad que experimenta un cuerpo en un determinado tiempo. Para comprender mejor este concepto, analicemos la siguiente situación. La imagen muestra el movimiento que describe una atleta cuando comienza una carrera desde el reposo.

En el instante ti = 0, la atleta se encuentra en reposo, es decir, → v i = 0.

Después de la partida, la atleta intenta incrementar su velocidad en el menor tiempo posible.

En un instante tf, la velocidad de la atleta es → v f (distinta de cero).

Como puede apreciarse en la situación anterior, la aceleración no solo depende del cambio de velocidad (∆v→) que experimenta un cuerpo, sino que también del tiempo (∆t) en el cual este ocurre, lo que, matemáticamente, se puede expresar como: v→f- v→i ∆v = ______ → am = ___ tf- ti ∆t →

Donde:

v→f es la velocidad final.

v→i es la velocidad inicial.

Esta relación matemática se conoce como aceleración media. Entonces, la aceleración involucra cualquier cambio en la velocidad, ya sea un aumento o disminución, o un cambio en la dirección o sentido del movimiento. Si un cuerpo cambia de velocidad en la misma cantidad en intervalos de tiempos iguales, entonces se dice que su aceleración es constante. Este tipo de movimiento se conoce como Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA). Como la aceleración depende de la variación de la velocidad, también es una magnitud vectorial, por lo que posee módulo, dirección y sentido. Este último, en un movimiento rectilíneo, se expresa con un signo positivo o negativo dependiendo del sistema de referencia.

Importante La unidad de medida de la aceleración en el Sistema Internacional es m/s 2, y se obtiene de la expresión: m/s ∆v→ = ____ 2 a→m = ___ s = m/s ∆t Esta unidad indica la cantidad de m/s que un móvil aumenta o disminuye en cada segundo.

Actividad individual

Aplico la ecuación de aceleración Determina la aceleración de Usain Bolt en el campeonato mundial de Berlín, considerando que alcanzó una rapidez de 0 a 12,2 m/s en tan solo 9,58 segundos.

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Lección 2

Desarrollo de estrategias Aprendiendo a aplicar modelos para determinar la aceleración de un automóvil. Situación problema Un automóvil que parte del reposo con movimeinto rectilíneo, alcanza una rapidez de 72 km/h después de un minuto. ¿Cuál es el módulo de su aceleración media? PASO 1 Identifico las variables

vi = 0

vf = 72 km/h 4t = 1 min

PASO 2 Verifico las unidades de medida

Es importante recordar que todas las unidades de medida deben corresponder a las utilizadas en el Sistema Internacional de unidades. En este caso, es necesario expresar la rapidez en m/s y el tiempo en s. 1000 m ‧ ______ km ‧ ______ 1 h = 20 m/s km = 72 ___ vf = 72 ___ h h 1 km 3600 s 60 s = 60 s ∆t = 1 min = 1 min ‧ _____ 1 min PASO 3 Aplico el modelo

Es aquí, en donde se utiliza la expresión matemática para obtener el valor del módulo de la aceleración media. En este caso: m __ ∆v vf- vi 20 s – 0 am = ___ = _____ = ________ = 0,33 m/s 2 60 s ∆t ∆t PASO 4 Escribo la respuesta El módulo de la aceleración del automóvil es de 0,33 m/s2. Este resultado significa que por cada segundo que pasa, la rapidez del automóvil aumenta en 0,33 m/s. PASO 5 Aplico lo aprendido

En su clase de ciencias, Juan descubre que el guepardo es el animal terrestre más rápido del mundo ya que puede alcanzar una rapidez de 0 a 96 km/h en tan solo 3 segundos. Determina el módulo de la aceleración media que experimenta el guepardo.

Desarrollo de la misión Considerando lo que has aprendido sobre los movimientos con velocidad variable, confecciona la maqueta de la misión junto con tu equipo de trabajo. ¿De qué manera se distribuyeron las tareas?, ¿consideraron las habilidades de cada uno? Fundamenten.

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Unidad 1 • Movimiento

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Representación gráfica de un MRUA

las tic

Cuando la velocidad de un cuerpo en movimiento rectilíneo cambia de manera constante por unidad de tiempo, es decir, su aceleración es la misma, se dice que posee un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA). Por ejemplo, en la siguiente imagen, se observan los efectos de una aceleración constante y positiva sobre un vehículo.

Ingresa el código  18TF2M049a en la página web del texto. Allí encontrarás una aplicación que te permitirá graficar un MRUA.

v→1

v→2

a→

a→

v→3

v→4

a→

v→5

a→

a→ Gráfico de posición-tiempo

Gráfico de posición en función del tiempo

x (m)

En un MRUA, la distancia recorrida por un móvil se incrementa por cada unidad de tiempo. Por lo tanto, el gráfico de posición en función del tiempo tiene la forma de una curva (tal como se muestra en el gráfico).

x3

Gráfico de velocidad en función del tiempo

x2

El gráfico de la velocidad en función del tiempo corresponde a una recta, tal como se muestra en el gráfico de la derecha.

x1

A partir del área bajo la recta, se puede determinar una expresión que nos permite conocer la distancia recorrida en un MRUA. En este caso, la distancia corresponderá a la suma de las áreas A1 y A2 , es decir:

0

v (m/s)

1 ‧ (v - v ) ‧ ∆t d = A1 + A2 = vi ‧ ∆t + _ f i 2

t1

t2

t3

t (s)

Gráfico de velocidad-tiempo

vf

Como el módulo de la aceleración es:

1 __ 2 (vf - vi) 4t

A2

vf - vi a = ______ ∆t

vi

Entonces, la distancia resulta ser:

vi 4t

A1

1 ‧ a ‧ ∆t2 d = vi ‧ ∆t + _ 2

ti

4t

tf

t (s)

La pendiente del gráfico de velocidad en función del tiempo corresponde a la aceleración media del móvil. Gráfico de aceleración en función del tiempo

En un MRUA, la aceleración es constante, por lo tanto, su gráfico en función del tiempo corresponde a una línea recta, paralela al eje del tiempo. El área A limitada bajo la recta corresponde a la variación del módulo de la velocidad (4v). 4v = a · 4t

Gráfico de aceleración-tiempo 2

a (m/s ) a

A t (s)

Física • 2.° Medio

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Lección 2

Ecuación itinerario para un MRUA En el siguiente recuadro, se presentan las expresiones matemáticas más representativas del movimiento uniformemente acelerado. A partir de ellas y de su combinación, es posible determinar cualquier variable involucrada en este tipo de movimiento. Variables relacionadas

Ecuación

Velocidad final, velocidad inicial, aceleración y tiempo.

Velocidad: v→ = a→ ‧ ∆t + v→i f

Posición final, posición inicial, velocidad inicial, aceleración y tiempo.

Itinerario: → 1 ‧ a→ ‧ ∆t2 → → xf = xi + v i ‧ ∆t + __ 2

Desarrollo de estrategias Aprendiendo a interpretar gráficos y aplicar modelos. Gráfico de velocidad-tiempo

Situación problema Velocidad (m/s)

En el gráfico del costado, se representa el movimiento de un ciclista que viaja en línea recta y que parte desde el origen del sistema de referencia. A partir de la información que se puede extraer del gráfico, escribe la ecuación itinerario del ciclista y determina su posición a los 6 segundos.

vi = 2 m/s

2 1

PASO 1 Identifico las variables del problema

xi = 0

3

vf = 3 m/s

0

4t = 6 s

1

2

3

4

5

6 Tiempo (s)

PASO 2 Identifico las variables de la ecuación itinerario

1 ‧ a ‧ ∆t2 xf = xi + vi ‧ ∆t + _ 2 PASO 3 Aplico los modelos vf - vi 3-2 =_ 1 m/s2 a = ______ = _____ 6 6 ∆t PASO 4 Escribo la ecuación itinerario 1‧_ 1 ‧t2 xf = 0 + 2 ‧ t + _ → 2 6 La posición del ciclista en t = 6 (s) será:

1 ‧ t2 xf = 2 ‧ t + __ 12

1 xf = 0 + 2 + __ ‧ 62 = 15 m 12

RDC

PASO 5 Aplico lo aprendido

Determina la ecuación de velocidad del ciclista. ¿Qué velocidad tendrá a los 10 s?

50

Unidad 1 • Movimiento

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Ciencia, tecnología y sociedad En tierra, el guepardo es el felino más veloz del mundo: alcanza valores de entre 112 y 120 km/h y puede acelerar de 0 a 96 km/h en 3 segundos. La velocidad que alcanza este felino está dada por la forma de su cuerpo y su anatomía: posee garras no retractiles que le dan una mayor adherencia a la superficie, sus fosas nasales son de gran tamaño para favorecer el ingreso de más oxígeno durante su carrera y su larga cola le permite maniobrar durante la carrera dando sorprendentes giros para atrapar a su presa. En el agua, el más veloz es el pez vela, el que puede alcanzar valores de hasta 110 km/h en distancias cortas. Este veloz representante del mundo acuático tiene una cola rígida en forma de C que es idónea para la velocidad, además posee una aleta dorsal que corta el agua como las hélices de los barcos y una prolongación en su mandíbula superior que favorece su hidrodinámica al sortear las aguas con mayor agilidad. http://www.latam.discovery.com/animal-planet/los-animales-mas-veloces-del-planeta/

¿Qué les permite a estos animales ser los más rápidos en sus respectivos ambientes?

¿Cómo crees que el estudio de la naturaleza permite desarrollas nuevos avances tecnológicos?

ión zac eti ífica b a t Alf cien

Cierre de la misión Al inicio de esta lección, te propusimos la misión de confeccionar una maqueta que describiera un movimiento acelerado ¿De qué manera el equipo de trabajo buscó soluciones para desarrollar este proyecto?

¿Esta misión se incluirá en el proyecto del texto? Fundamenta en la página 12.

¿Cómo evaluarías los aportes realizados por cada integrante del grupo? Fundamenta.

Reflexiono sobre lo que aprendí Lee y comenta las siguientes preguntas con tus compañeros y compañeras para saber si alcanzaste el propósito de la lección. Contenido

Habilidades/Estrategias

Actitudes

¿Qué te pareció más difícil de comprender?, ¿Qué estrategias empleaste para ¿Cómo consideras que aportaste al traba¿a qué crees que se deba? ¿Qué te resultó utilizar correctamente los modelos jo en equipo?, ¿por qué? ¿Cómo podrías más fácil de aprender? ¿De qué manera so- matemáticos de la lección? mejorar? licitaste ayuda cuando tuviste dificultades?

Física • 2.° Medio

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Integro lo que aprendí

Evaluación de proceso

Analiza

1 El siguiente gráfico de velocidad en función del tiempo se construyó con información de un automóvil que transita en un camino rectilíneo. v (m/s) 50

2

40

3

30 20

4

1

5

10 0

5

10 15 20 25 30 35 40

t (s)

Para cada uno de los tramos numerados, determina: a. El tipo de movimiento descrito por el automóvil (MRU o MRUA). Tramo 1

Tramo 2

Tramo 3

Tramo 4

Tramo 5

Tramo 1

Tramo 2

Tramo 3

Tramo 4

Tramo 5

Tramo 1

Tramo 2

Tramo 3

Tramo 4

Tramo 5

Tipo de movimiento

b. La aceleración del automóvil. 2

Aceleración (m/s )

c. La distancia recorrida. Distancia recorrida (m)

d. ¿De qué manera el trabajo responsable te ha permitido buscar soluciones a los problemas planteados en esta actividad? Analiza

2 Un ciclista describe un MRUA de acuerdo a la siguiente ecuación itinerario: xt = 3 + 5t + 2t2 A partir de la información que entrega esta ecuación, realiza lo siguiente: e. Completa la tabla con los valores solicitados: Posición inicial

Velocidad media

Aceleración media

f. Construye en tu cuaderno los gráficos solicitados: Posición-tiempo

52

Velocidad-tiempo

Aceleración-tiempo

Unidad 1 • Movimiento

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Aplica

3 Mariana desciende con su bicicleta por una pendiente que le otorga una aceleración constante de 3 m/s2, durante 3 s. Si su velocidad inicial fue de 2 m/s, determina: a. La velocidad final. b. La distancia total recorrida. c. ¿Qué medidas de seguridad debería considerar Mariana? Aplica

4 Una moto viaja hacia la izquierda con una rapidez media constante de 25 m/s cuando de pronto el vehículo que va delante se detiene bruscamente. Si la moto alcanza a detenerse en 6 segundos, determina: a. La aceleración de la moto cuando frena. b. La distancia que alcanza a recorrer la moto mientras frena. c. Dibuja el gráfico de velocidad en función del tiempo de la moto. Sintetiza

5 A partir de los aprendizajes adquiridos en la lección, completa la siguiente tabla indicando los contenidos, habilidades y actitudes desarrolladas. Contenidos

Habilidades

Actitudes

¿Cómo voy? Revisa tus respuestas y, según los resultados que hayas obtenido, marca con ✓ el nivel de desempeño correspondiente. Si es necesario, pídele ayuda a tu profesor o profesora. Indicador Analicé las características que describen los MRU y MRUA.

Ítem 1, 2 y 5

Habilidad Analizar y sintetizar.

Nivel de desempeño L: tres ítems correctos. ML: Dos ítems correctos. PL: Uno o ningún ítem correcto.

Apliqué las ecuaciones que describen los MRUA.

3y4

Aplicar.

L: Dos ítems correctos. ML: Un ítem correcto. PL: Ningún ítem correcto.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Reflexiono sobre mi desempeño Según tu apreciación (1: en desacuerdo; 2: ni de acuerdo ni en desacuerdo; 3: de acuerdo), marca con ✓ las siguientes afirmaciones: 1

2

3

He aplicado satisfactoriamente los modelos que permiten describir los movimientos. He desarrollado nuevas habilidades para trabajar los aprendizajes de esta lección. He trabajado responsablemente de forma proactiva y colaborativa.

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Lección

Análisis de los movimientos verticales Propósito de la lección Seguramente, en más de alguna oportunidad has lanzado una moneda para probar suerte o bien, se te ha caído un objeto de las manos. Pero ¿qué particularidades poseen estos movimientos? En esta lección, analizarás diversas situaciones cotidianas en las que se describen la

caída libre y el lanzamiento vertical. Para ello, necesitarás aplicar los aprendizajes adquiridos en las lecciones anteriores, para describir las características de cada tipo de movimiento. Además, deberás emplear las tecnologías de la información y comunicación para procesar evidencias y formular explicaciones científicas.

Ciencia al día

La física en el parque de diversiones Un parque de diversiones es un lugar para experimentar diferentes sensaciones, como emoción, temor o alegría, pero también es un laboratorio de ciencia y tecnología, en donde se conjugan los principios de la física con la entrega de entretención. Por ejemplo, en Chile, en el primer parque de diversiones: Fantasilandia (fundado en el año 1978) es posible encontrar alrededor de 39 atracciones instaladas dentro del Parque O’Higgins en Santiago. En la mayoría de ellas es posible aplicar diferentes principios de la física, en particular, en el llamado Xtreme fall, se puede observar el comportamiento de un cuerpo en caída libre. El Xtreme fall es un juego mecánico que entrega la emoción de precipitarse de manera abrupta desde la cima de una torre en caída libre. Cuenta con dos versiones, una estructura grande para los adultos y una versión más pequeña para los niños, y en ambas se puede experimentar una gran rapidez en caída libre. La estructura para los adultos consiste en una torre de 35 metros que al ascender entrega una vista panorámica de la ciudad y que desciende en alrededor de 3 s, por lo que se puede experimentar una rapidez cercana a los 26 m/s, lo que equivale a unos 94 km/h de velocidad en caída libre.

Fotografía del Xtreme fall en Fantasilandia.

¿Qué te parece que se pueda lograr este tipo de atracción a través del desarrollo de la ciencia y la tecnología? Argumenta.

¿Qué importancia tienen las medidas de seguridad que poseen estos juegos? Fundamenta. ión zac a i t e ab tífic Alf cien

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Unidad 1 • Movimiento

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Ciencia, tecnología y sociedad

El PARACAÍDAS en contra de las caídas ¿Cómo podemos retrasar la caída de los objetos? Seguramente, esta fue la pregunta que intentaron responder los científicos e inventores que elaboraron los primeros paracaídas que, como su nombre lo dice, están diseñados para frenar las caídas quizás, para cumplir el sueño más antiguo de la humanidad: volar. Pero, ¿cómo se desarrolló esta idea? Se estima que los primeros intentos por confeccionar un paracaídas comenzaron en China, donde se construyó una especie de paraguas para realizar saltos de una torre. Pero no fue hasta el siglo XV cuando el pintor, escultor, matemático, científico, ingeniero, diseñador e inventor Leonardo da Vinci ideó un aparato que les sirviera a las personas para escapar de lo alto de un edificio que estuviera incendiándose. Para esto, diseñó un “paracaídas” de forma piramidal, como el que se muestra en la imagen. Aunque no se sabe si él probó este paracaídas, muchos consideran a Leonardo da Vinci como el “padre el paracaidismo“.

Diseño de Leonardo da Vinci.

En el año 1616 el italiano Fausto de Veranzio publicó un libro llamado Machinae Nova (máquina nueva), en el cual aparecía un dibujo llamado “Homo Volans” (hombre volando), que mostraba a un hombre saltando de una torre con un paracaídas rectangular con cuatro líneas sujetas al cuerpo en forma de arnés, como se puede ver en este dibujo adjunto. Este paracaídas es muy similar al que se usa actualmente en el paracaidismo deportivo. En 1779, el físico francés Sebastián Normand hizo una serie de estudios con paracaídas, efectuando lanzamientos con animales. Dada la cantidad de experimentos que realizó, se lo puede considerar como el primer constructor de paracaídas. En 1785, Jean Pierre Blanchard, diseñó y construyó el primer paracaídas con cúpula de seda que se podía envasar. Hasta esa fecha, todos los paracaídas eran construidos con un armazón que mantenía la cúpula abierta. ¿Qué opinas de la historia del paracaídas?, ¿qué te pareció más interesante?

Homo Volans.

Inicio de la misión En esta lección, tendrás la misión de crear un paracaídas que permita frenar la caída de un huevo. Para ello, reúnete con dos o tres compañeros y confeccionen un modelo de paracaídas que les permita frenar la caída del huevo, desde un segundo piso, para que este no se quiebre al caer. Al finalizar la lección, podrán poner a prueba su prototipo, pero antes ¿cómo creen que esto sea posible?

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Lección 3

Tema 1

¿Qué características posee la caída libre?

Si se sueltan un paquete de arroz de 1 kg y otro de 3 kg simultáneamente desde la misma altura, ¿qué pasará en su caída? ¿Llegarán al suelo al mismo tiempo?

¿Qué tipo de movimiento se describe en la caída libre: MRU o MRUA? Argumenta.

En este tema, analizarás las características de la caída libre de los objetos. Para ello, manipularás herramientas tecnológicas que te permitan procesar evidencias para formular explicaciones científicas.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

Objetivo: Comprender las características de la caída libre. Habilidad: Describir las características de un suceso. Actitud: Manipular responsablemente herramientas tecnológicas. Tiempo: 15 minutos.

Actividad grupal

En grupos de tres integrantes, consigan dos hojas de papel con las mismas características, una pelota maciza pequeña (como una pelota de taca taca o una bolita de cristal) y un celular con cámara. Luego, realicen el siguiente procedimiento: 1. Uno de los integrantes del grupo, tome ambas hojas de papel y déjelas caer simultáneamente desde la misma altura, mientras que otro integrante graba la caída de las hojas. 2. Ahora, arruguen y formen una esfera con una de las hojas de papel. Dejen caer ambas hojas (una extendida y la otra arrugada) desde la misma altura y simultáneamente. Graben la caída de las hojas. 3. Arruguen la otra hoja de papel y suelten ambas esferas simultáneamente desde la misma altura. ¿Qué ocurre? Graben la caída de ambas esferas. 4. Finalmente, uno de ustedes tome la pelota maciza y una de las pelotas de papel y suéltenlas simultáneamente desde la misma altura. Graben el movimiento descrito. 5. Observen las grabaciones de los 4 procedimientos y realicen un cuadro comparativo que describa las características del movimiento en cada caso.

Materiales de la actividad.

Reduce, Reutiliza, Recicla ¿Qué harán con los materiales luego de utilizarlos?, ¿por qué?

Luego, respondan las siguientes preguntas: a. Revisen las respuestas entregadas en la páginas 18 y 19 y compárenlas con estos resultados. ¿Qué generó más curiosidad al revisar los resultados obtenidos? b. ¿Por qué caen los objetos cuando se sueltan? ¿La masa influye en la caída de los cuerpos? Argumenten. c. ¿Cómo definirían la caída libre? d. ¿De qué manera la implementación de la cámara les permitió procesar los resultados obtenidos?

Tal como pudiste experimentar en la actividad anterior, cuando los cuerpos caen debido a la acción exclusiva de la fuerza de atracción gravitacional esperimentan una caída libre.

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Unidad 1 • Movimiento

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Para analizar el movimiento de caída de un cuerpo, observa la siguiente imagen y lee la información asociada a ella.

h0 v0 h1 v1

h2 v2

hf vf

CONTEXTO HISTÓRICO

Cuando se deja caer un cuerpo desde una determinada altura (h 0), su rapidez inicial es igual a cero (v0= 0).

Fue Galileo Galilei uno de los primeros científicos que estudió de manera formal la caída de los cuerpos. Cuando Galileo realizó sus mediciones, no existían los cronómetros, por lo que, para calcular el tiempo, usó un recipiente con agua en el que dejaba caer de forma constante una gota. Este instrumento se denomina reloj de agua. Para conocer más de él puedes ir a las páginas 66 y 67.

A medida que el cuerpo cae, su rapidez se incrementa de forma constante. Esta variación se debe a la acción de la fuerza de atracción gravitacional, que acelera los cuerpos a una razón de 9,8 m/s2, es decir, por cada segundo que transcurre en la caída del cuerpo, su rapidez se incrementa en 9,8 m/s, siempre y cuando el roce con el aire sea despreciable. La aceleración de gravedad se designa con la letra g y su valor es aproximadamente constante, ya que depende del lugar de la Tierra donde nos encontremos. Como la caída libre es un ejemplo de un MRUA, las ecuaciones de movimiento son las mismas pero en dirección vertical por lo que cambiamos el eje X por el eje Y.

Gráfico de altura en función del tiempo

Ecuaciones de movimiento v→ = g→ ‧ ∆t + v→i f

1 ‧ g→ ‧ ∆t2 → = y→ + v→ ‧ ∆t + __ y f i i 2

Gráfico de velocidad en función del tiempo Velocidad (m/s)

Altura (m) ho

hf

vo

Tiempo (s)

En este gráfico, la altura de un cuerpo que cae libremente, disminuye a medida que transcurre el tiempo. Dicha variación no es constante, lo que se representa en el gráfico mediante una curva.

Tiempo (s)

vf

En este gráfico, la velocidad se incrementa desde cero. La recta se encuentra bajo el eje horizontal, debido a que, por el sentido del movimiento, la velocidad es negativa.

Física • 2.° Medio

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57

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A poner en práctica

mediante un taller de habilid

ades científicas

Aprendiendo a analizar un experimento clásico: Galileo y la caída libre Habilidad: Explicar los resultados de una investigación utilizando un lenguaje científico apropiado y pertinente.

Actitud: Usan tecnologías de la información y comunicación para expresar resultados y conclusiones

Reúnanse en grupos tres integrantes. Luego, lean y analicen el siguiente experimento: Situación problema En la época de Galileo Galilei, aún persistía la idea propuesta por Aristóteles (casi 18 siglos antes) acerca de la caída de los cuerpos: “mientras más pesado es un cuerpo, más rápido cae”. Sin embargo, Galileo desestimó dicha afirmación, ya que observó que todos los cuerpos caen exactamente igual, siempre que no haya obstáculos en su movimiento. Con el fin de conocer en detalle el movimiento de caída de un cuerpo, realizó mediciones (de tiempo y posición) en la caída vertical. Sin embargo, se percató de que el movimiento era demasiado rápido y que sus resultados no eran exactos. Galileo resolvió este problema al hacer que el movimiento fuera más lento, por lo que, en lugar de dejar caer un objeto verticalmente, lo hizo rodar por un plano inclinado, asumiendo que, como en ambos casos la razón del movimiento era el peso del objeto, los dos movimientos debían ser del mismo tipo. El problema de investigación de Galileo era determinar una relación matemática que diera cuenta de la caída de los cuerpos. Para ello diseñó el experimento que se describe a continuación. Procedimiento experimental

Galileo hizo rodar una bola de bronce por una rampa, cuya inclinación fue modificando. Luego, midió los tiempos en los que la bola alcanzaba determinadas posiciones. 25 cm

75 cm

125 cm

175 cm 225 cm

0 cm 25 cm 100 cm

225 cm

400 cm 625 cm

0s 1s

2s

3s

4s

5s

Los valores señalados en la imagen corresponden a medidas simuladas.

Después de modificar la inclinación de la rampa y de realizar varias mediciones, encontró que ciertas relaciones se repetían, validando de este modo su experimento.

58

Unidad 1 • Movimiento

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Organización de los datos Como las unidades de medida actuales son diferentes a las usadas en el tiempo de Galileo, la tabla de resultados no contiene los valores originales, sino que es una simulación de algunos datos basados en la experiencia de Galileo. Tiempo (s)

Posición (cm)

0

0

1

25

2

100

3

225

4

400

5

625

Análisis e interpretación de evidencias a. Al analizar matemáticamente las variables, Galileo intentó conocer de qué manera se relacionaban. Completa la última columna de la tabla y descubre la relación que encontró Galileo. t = Tiempo (s)

t2 =Tiempo al cuadrado (s2)

x = Posición (cm)

x/t2 (cm/s2)

0

0

0

---

1

1

25

25/1 = 25

2

4

100

3

9

225

4

16

400

5

25

625

b. ¿Cómo fue el valor obtenido para x/t2?, ¿qué se puede inferir de aquello? c. ¿Cuál es la importancia que le asignas a la obtención de evidencias en el proceso científico? d. ¿Qué importancia piensas que tienen investigaciones, como la realizada por Galileo, para la evolución del conocimiento? Argumenta. Elaboración de conclusiones e. ¿Qúe conclusión se puede establecer a partir del experimento realizado por Galileo? Comunicación de los resultados Escojan una herramienta TIC para confeccionar un blog, utilizar una red social o la herramienta tecnológica que más les acomode, para presentar la investigación realizada por Galileo. Para ello, consideren secciones como título, resumen, introducción, materiales, métodos, resultados representativos, discusión de los resultados, conclusiones, argumentos y referencias, entre otras.

Desarrollo de la misión Ahora que conocen las características de la caída libre, elaboren su prototipo de paracaídas y graben un video que muestre la caída del huevo. Midan el tiempo que tarda en caer. ¿Qué dificultades encontraron al momento de realizar esta misión?

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Lección 3

Tema 2

¿Qué características posee el lanzamiento vertical?

La mayoría de nosotros, en algún momento, hemos lanzado un objeto, como una pelota en algún juego o deporte, un dado o incluso una moneda, pero ¿qué características tiene este tipo de movimiento? En este tema, analizarás las características del lanzamiento vertical: hacia arriba y hacia abajo. Para ello, emplearás los aprendizajes adquiridos en las lecciones anteriores para formular explicaciones científicas a diversas situaciones cotidianas con la ayuda de herramientas tecnológicas.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

¿Cómo debe ser la trayectoria que sigue un cuerpo lanzado verticalmente? Menciona un ejemplo.

Actividad grupal

Objetivo: Identificar las características del lanzamiento vertical.

En parejas, consigan una pelota pequeña y un celular con cámara. Luego, salgan al patio del colegio y realicen la siguiente actividad:

Habilidad: Utilizar herramientas tecnológicas para analizar las características de un suceso.

1. Uno de ustedes lance la pelota de forma vertical hacia arriba, procurando que describa una trayectoria vertical.

Actitud: Manipular responsablemente herramientas tecnológicas.

2. El otro miembro del grupo, grabe el movimiento que describe la pelota cuando se lanza hacia arriba.

Tiempo: 25 minutos.

3. Repitan los pasos anteriores procurando cambiar la velocidad con que lanzan la pelota. 4. Analicen las características que describe el movimiento de la pelota en cada caso, reproduciendo el video las veces que consideren necesarias. Luego, respondan la siguientes preguntas: a. ¿Qué ocurre con la velocidad de la pelota a medida que sube? Fundamenten. b. ¿Qué ocurre con la velocidad de la pelota cuando comienza a bajar? Argumenten. c. ¿Qué relación existe entre la velocidad inicial y la altura que alcanza la pelota? d. ¿Qué tipo de movimiento se describe en el lanzamiento vertical: MRU o MRUA? Fundamenten. e. ¿De qué manera el uso de la tecnología les permite analizar las características de los movimientos?

Representación de la actividad.

El lanzamiento vertical, ya sea hacia arriba o hacia abajo, se caracteriza por ser un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, que siempre posee una velocidad inicial distinta de cero, en el cual interactúa la aceleración de gravedad.

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Unidad 1 • Movimiento

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Para analizar el lanzamiento vertical de un cuerpo, observa la siguiente situación y analiza la información asociada a cada imagen.

¿Cómo influye la aceleración de gravedad en el movimiento de la moneda?

Cuando se lanza verticalmente hacia arriba una moneda, podemos observar claramente que esta sube hasta llegar a su altura máxima y luego baja hasta volver a su posición inicial, lo cual se puede representar en el siguiente gráfico. Gráfico de posición en función del tiempo

y (cm) y

máx

0

0,1

0,2

0,4

0,3

0,5

0,6

t (s)

0,7

Pero, ¿qué ocurre con la velocidad durante el recorrido de la moneda? En este caso, la moneda comienza su movimiento con una velocidad inicial (positiva) que genera el movimiento hacia arriba. Producto de la acción de la gravedad, la moneda comienza a disminuir su velocidad hasta que se detiene en el punto más alto, instante en el que comienza a descender describiendo una caída libre, tal como se representa en el siguiente gráfico. Gráfico de velocidad en función del tiempo v (m/s) vi

0 0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

t (s)

vf

¿Qué representa el área entre la curva y el eje x de un gráfico de velocidad en función del tiempo?

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Lección 3

Desarrollo de estrategias Aprendiendo a elaborar gráficos. Situación problema En una prueba de balística, un grupo de investigadores desea determinar el tiempo que tarda un proyectil en impactar el suelo. Para ello, en su primera prueba lanzan la munición desde una altura de 140 m y con una velocidad inicial de -15 m/s. A partir de esta información, construye el gráfico de posición en función del tiempo del proyectil y determina el tiempo que tarda en llegar al suelo. PASO 1 Identifico los datos

yi = 140 m

vi = –15 m/s

g = –10 m/s2 PASO 2 Construyo una tabla de valores

Para determinar la posición de la pelota en cada instante de tiempo, es necesario determinar la ecuación itinerario. En este caso: y = 140 – 15t – 5t2 De esta manera, obtenemos los siguientes valores: Tiempo (s) Posición (m)

0

1

2

3

4

140

120

90

50

0

PASO 3 Construyo el gráfico

Para elaborar el gráfico, se debe construir un plano cartesiano, donde el eje x represente el tiempo y el eje y la posición de la pelota. Luego, se ubican los datos de la tabla de valores.

Posición (m)

Gráfico de posición en función del tiempo 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0

1

2

3

4

5

Tiempo (s)

PASO 4 Escribo la respuesta

La pelota se demora 4 segundos en llegar al suelo. PASO 5 Aplico lo aprendido

Construye el gráfico de velocidad en función del tiempo de la pelota de vóleibol. ¿Con qué velocidad impacta la pelota el suelo?

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Unidad 1 • Movimiento

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CIENCIA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD En la actualidad, existen diversos deportes extremos cuya práctica de alto riesgo involucra la caída de los cuerpos con el propósito de generar sensaciones y emociones que producen adrenalina. Entre estas prácticas encontramos el paracaidismo o el wingsuit. ¿Qué medidas de seguridad consideras que hay que tener en cuenta para practicar estos deportes?

¿De qué manera el estudio de los movimientos ha permitido el desarrollo de nuevas tecnologías? ión zac eti ífica b a t Alf cien

Cierre de la misión Al comienzo de la lección te planteamos confeccionar un paracaídas para que un huevo descendiera sin quebrarse. ¿Cumpliste la misión? ¿Qué ocurrió? ¿Cuánto tiempo tardó en caer el huevo?

¿Esta misión se incluirá en el proyecto del texto? Fundamenta en la página 12.

¿De qué manera el uso de las herramientas tecnológicas te permitió analizar el trabajo realizado?

Reflexiono sobre lo que aprendí Lee y comenta las siguientes preguntas con tus compañeros y compañeras para conocer si alcanzaste el propósito de la lección. Contenido

Habilidades/Estrategias

Actitudes

¿Consideras que podrías aplicar las ecuaciones del movimiento para describir cualquier situación cotidiana? Fundamenta. ¿Qué característica(s) de la aceleración de gravedad aprendiste en esta lección?

¿Qué estrategias utilizaste para interpretar y confeccionar gráficos? ¿De qué manera las habilidades científicas se pueden potenciar con el uso de la tecnología?

¿Cómo el uso de las TIC permite expresar ideas, resultados o conclusiones? ¿Crees que las nuevas tecnologías contribuyen a la construcción de nuevos conocimientos o al perfeccionamiento de los ya existentes?

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Integro lo que aprendí

Evaluación de proceso

Interpreta

1 En un libro de física, Mariana encuentra los siguientes gráficos:

Tiempo (s)

Gráfico de posición-tiempo

Posición (m)

Gráfico de posición-tiempo

Posición (m)

Posición (m)

Gráfico de posición-tiempo

Tiempo (s)

Tiempo (s)

Describe el movimiento que se representa en cada uno de ellos, identificando, además, el tipo de movimiento y sus características. Aplica

2 Para un proyecto de una feria científica de su escuela, Cristian está diseñando el modelo de un cohete a propulsión hidráulica que se eleve verticalmente. Para ello, desea saber cuál debe ser su velocidad inicial de modo que alcance una altura determinada. a. ¿Qué modelo matemático debería emplear Cristian? Fundamenta. b. Si la altura mínima que desea que alcance su cohete es de 45 metros, ¿cuál debe ser su velocidad inicial? c. Construye los gráficos de posición y velocidad en función del tiempo para el cohete cuando alcanza una altura de 45 metros. Posición inicial

Velocidad media

Aplica

2 Susana deja caer una pelota desde cierta altura. Si sabe que esta tarda exactamente 1,5 s en llegar al suelo, ¿cuál será su velocidad al momento de impactar sobre él? Evalúa

3 A un estudiante se le cae la goma al piso desde una mesa de 1 metro de alto. Al darse cuenta de esta situación, afirma que si la goma hubiera caído desde la mitad de la altura (0,5 m), entonces esta tardaría la mitad del tiempo en caer. ¿Es correcta esta afirmación? Argumenta. 64

Unidad 1 • Movimiento

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Aplica

4 Javiera vive en un edificio que posee un ducto para la basura (shaft de basura) y cada vez que deja caer una bolsa, cuenta los segundos que esta tarda en impactar el suelo, con el objetivo de determinar a la altura en que se encuentra. A partir de esta información ¿qué método le puedes proponer a Javiera para que determine la altura?, ¿qué variables debe considerar?

Sintetiza

5 Completa la siguiente tabla representando los graficos de posición, velocidad y aceleración de la caída libre y del lanzamiento vertical. Caída libre

Lanzamiento vertical

¿Cómo voy? Revisa tus respuestas y, según los resultados que hayas obtenido, marca con ✓ el nivel de desempeño correspondiente. Si es necesario, pídele ayuda a tu profesor o profesora. Indicador Utilicé los distintos parámetros que describen los movimientos verticales.

Ítem 1, 2 y 3

Habilidad Interpretar y aplicar.

Nivel de desempeño L: Tres ítems correctos. ML: Dos ítems correctos. PL: Uno o ningún ítem correcto.

Examiné diversas situaciones que describen un movimiento vertical y su representación gráfica.

4y5

Evaluar y sintetizar.

L: Dos ítems correctos. ML: Un ítem correcto. PL: Ningún ítem correcto.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Reflexiono sobre mi desempeño Según tu apreciación (1: en desacuerdo; 2: ni de acuerdo ni en desacuerdo; 3: de acuerdo), marca con ✓ las siguientes afirmaciones: 1

2

3

He descrito correctamente los sucesos relacionados con los movimientos verticales. He aplicado nuevas estrategias para afrontar los nuevos desafíos. He trabajado responsablemente en las actividades propuestas. Física • 2.° Medio

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65

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La CIENCIA se construye ¿Cómo ha evolucionado el reloj a lo largo de la historia? Cuando hablamos de movimiento, nos referimos a un cambio de lugar o de posición de un cuerpo a lo largo del tiempo y respecto del un sistema de referencia. En todo momento, se entendía que la medición del tiempo se hacía mediante un reloj o cronómetro. Sin embargo, en la Antigüedad los científicos no contaban con estos instrumentos. Te invitamos a leer la siguiente información que te ayudará a conocer cómo se ha realizado la medición del tiempo a lo largo de la historia. Reloj despertador (Siglo XVIII)

Reloj de Sol (Siglo XXX a. de C.) El reloj de Sol, también llamado cuadrante, fue creado en el antiguo Egipto y perfeccionado por los griegos. Está compuesto de una varilla que produce sombra sobre una superficie plana. La proyección de la sombra marca la posición del Sol en un determinado momento, y así se puede tener una idea bastante aproximada de la hora.

Reloj de arena (Siglo XVI) Este reloj posee dos recipientes de cristal unidos por un estrecho canal por donde pasa lentamente la arena. Debido a su mecanismo, no es posible medir lapsos de tiempo prolongados.

En el 1787, Levi Hutchins añadió una campanilla a su reloj, la cual se activaba cuando llegaba a una hora deterdeter minada, dando origen al reloj despertador.

¿Utilizas algún re loj despertador?, ¿c uál?

Reloj mecánico (Siglo XVII) Reloj de agua (Siglo XV a. de C.) También denominado clepsidra, diseñado con el objetivo de saber la hora durante la noche o los días nublados. Constaba de dos recipientes: a partir de la regularidad con que ascendía el nivel de agua dentro de uno de los recipientes se podía medir el transcurso del tiempo. Este mecanismo le permitió a Galileo Galilei (1564–1585) registrar el tiempo de caída de un objeto en un plano inclinado.

66

Este reloj está compuesto por una varilla metálica con un adorno en su parte inferior que, con sus oscilaciones, regula el movimiento.

lusiones ¿Recuerdas qué conc ncia? rie obtuvo en esa expe

Unidad 1 • Movimiento

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Reloj de pulsera (Siglo XIX) El reloj de pulsera se creó para ser usado en aviación, debido a que los pilotos de las aeronaves utilizaban un reloj de bolsillo atado a sus piernas o brazos para medir el tiempo de vuelo y realizar ciertos cálculos. En 1910 este invento comenzó a venderse entre el público en general. Así nació el primer cronómetro de mano o reloj pulsera, tal como los conocemos hoy.

Reloj atómico (Siglo XX) En 1955, en el Laboratorio Nacional de Física (Reino Unido), se construyó el primer reloj atómico exacto, el más preciso del mundo. Funciona con átomos que oscilan de forma natural a una determinada frecuencia (expresada en hertz).

Reloj digital (Siglo XX) Un fabricante de relojes suizo creó y fabricó un modelo de reloj mecánico-digital en 1956 tras descubrir la posibilidad de transferir las vibraciones regulares del cristal de cuarzo a las manecillas del reloj. Su difusión crece a mediados del siglo XX gracias a los avances de la informática. Este tipo de reloj permite establecer con enorme precisión las centésimas y las milésimas de segundos.

¿Cuál h abrá sid oe de crea r un relo l propósito j atómic o?

Reloj inteligente (Siglo XXI) También conocidos como “smartwatch”, funcionan de manera similar a un teléfono inteligente, incluso su funcionalidad se compara con las computadoras modernas.

Trabaja con la información

1 ¿Qué opinas sobre las contribuciones realizadas para la creación del reloj? 2 ¿Cuáles son los beneficios de disponer de un instrumento como el reloj? Fundamenta. 3 ¿Crees que se sigan realizando investigaciones científicas acerca de los relojes? Fundamenta. 4 ¿Te diste cuenta de que los personajes mencionados son todos hombres?, ¿qué piensas que ocurre con el aporte de las mujeres en esta área?

Física • 2.° Medio

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67

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Síntesis Utilizando un ÁRBOL GRÁFICO para ordenar los aprendizajes

Subt e

ma

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e

Detall

a tem Sub

A continuación, te invitamos a conocer los pasos para construir un árbol grafico que te servirá como una entretenida estrategia de estudio.

a

alle Det

El árbol gráfico es un organizador que se utiliza para ordenar los contenidos y sus detalles a partir de un tema principal. En este organizador, se escribe el tema principal en el tronco del árbol y los subtemas y detalles en las ramas, tal como se muestra en la figura.

a tem Sub

Tema principal

PASO

PASO

1

Definir el tema principal

2

Identificar los subtemas

Define el concepto central que engloba todos los contenidos tratados en la unidad:

Pueden ser conceptos, definiciones, características, expresiones matemáticas o lo que te parezca apropiado según el contexto. En este caso, los subtemas se ubican en las ramas del árbol y pueden ser:

Posición

Velocidad

Aceleración

MRU

(Página 25)

(Página 29)

(Página 47)

(Página 40)

Desplazamiento

Distancia

Lanzamiento vertical

(Página 30)

(Página 27)

(Página 27)

(Página 60)

(Página 56)

PASO

68

MRUA (Página 46)

Relatividad

Caída libre

3

le tal De

le

tal

De

Sistema de referencia (Página 25)

Rapidez

Trayectoria

(Página 28)

(Página 27)

Relacionar los subtemas con ciertos detalles de manera gráfica Para concluir con la construcción del árbol, incluye esquemas, gráficos o detalles que te permitan relacionar los subtemas con los contenidos, habilidades y actitudes presentes en la unidad. Por ejemplo, si el subtema es la función itinerario, podemos incluir una hoja del árbol en la cual aparezca la función que permite determinar la posición de un cuerpo que se mueve con aceleración constante y, además, el gráfico de posición en función del tiempo.

Unidad 1 • Movimiento

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PASO

4

Construye el árbol gráfico Completa el siguiente árbol gráfico representando los aprendizajes adquiridos en la unidad. Puedes incorporar más ramas si lo consideras necesario y ten presente que: ✓ El tema principal se ubica en el tronco del árbol. ✓ En las ramas del árbol deberán ir los subtemas o contenidos relevantes. ✓ En las hojas y las raíces del árbol se detallan los subtemas por medio de esquemas o gráficos.

Gráfico de aceleración-tiempo

a (m/s2)

Trabajo riguroso

0

x (m)

a=

Gráfico de posición-tiempo

Interés

t (S)

t (S)

MO VIM

ión

IEN T UN O RE C IFO RM TILIN EO E

te

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v (m/s)

Gráfico de velocidad-tiempo

Pos ic

t (S)

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sis

An

PASO

5

de

s ico f á gr

Ap

lic

ac

ió

n

de

m

od

elo

s

Reflexiona ✓ ¿Por qué es importante mantener un orden para elaborar un árbol gráfico? ✓ ¿Qué herramienta tecnológica implementarías para confeccionar un árbol gráfico? ✓ ¿En qué situaciones te sería útil emplear este organizador gráfico?

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Evaluación final Para que conozcas cómo va tu proceso de aprendizaje, te invitamos a realizar las siguientes actividades.

1 Para profundizar los conceptos estudiados en clases de Física, Loreto y Maximiliano decidieron analizar el movimiento de un cuerpo que se desliza por un plano inclinado, tal como se representa en la siguiente imagen:

Para ello, ubicaron un bloque de 1,5 kg de masa sobre una superficie de madera. Ambos observaron que este comenzó a deslizarse en línea recta sobre la superficie, con una rapidez que aumentaba paulatinamente. Explica

a. ¿Qué tipo de movimiento experimenta el bloque MRU o MRUA? b. Menciona aquellos conceptos estudiados en la unidad y que se encuentran asociados a la experiencia realizada por Loreto y Maximiliano.

2 De la experiencia anterior, Loreto y Maximiliano construyeron el siguiente gráfico de velocidad en función del tiempo: Gráfico de velocidad-tiempo v (m/s)

2

t (s)

-5,5

Analiza

a. ¿Por qué la pendiente de la recta es negativa? b. ¿Cómo debería ser el gráfico aceleración-tiempo? Haz un bosquejo.

70

Unidad 1 • Movimiento

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Aplica

c. ¿Cuál es el módulo de la aceleración del bloque? d. Considerando los valores del gráfico, ¿qué distancia recorre el bloque entre los 0 y los 2 s? Evalúa

e. ¿Qué variable(s) debería(n) modificar Loreto y Maximiliano para que el bloque se mantenga inmóvil? Explica. f. Si se utilizara un bloque del mismo material pero de mayor masa, ¿qué variable(s) se vería(n) afectada(s) al realizar nuevamente el experimento? Aplica

3 Un ciclista que se encuentra detenido en la luz roja de un semáforo, se pone en movimiento al cambiar la luz a verde. A continuación sigue una trayectoria rectilínea y tarda 10 s en alcanzar una velocidad de 8 m/s. A partir de esta información: a. Determina la aceleración media del ciclista durante los 10 s de movimiento. b. Calcula la distancia que recorre el ciclista en los 10 s que acelera. c. Si después de los primeros 10 s el ciclista continúa moviéndose con velocidad constante, ¿qué distancia recorre en los siguientes 20 s? d. ¿Cuál es la distancia total que recorrió en los 30 s de los cuales hay información? e. Construye el gráfico de velocidad en función del tiempo del movimiento descrito por el ciclista durante los 30 s. Gráfico de velocidad en función del tiempo

f. ¿Qué estrategias empleaste para confeccionar el gráfico? Aplica

4 Un transbordador de autos se desplaza de forma rectilínea sobre el agua calma a 20 km/h. Desde la parte trasera del transbordador una persona camina, con una rapidez de 2 km/h respecto del vehículo, en dirección contrario a la del movimiento del transbordador para hacerle una pregunta al capitán. a. ¿Cuál es la rapidez de la persona respecto del agua? b. ¿Cuál es la rapidez del agua respecto de la persona? c. ¿Cuál es la rapidez del transfer respecto a la persona?

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Evaluación final Analiza

5 Un astronauta que se encuentra parado en un acantilado de un satélite natural lanza verticalmente hacia arriba un objeto. El gráfico de dicho movimiento se representa a continuación: Gráfico de velocidad-tiempo v (m/s) 3

0

1

t (s)

3

-6

A partir de la información contenida en el gráfico, responde: a. b. c. d. e.

¿Con qué rapidez salió el objeto de la mano del astronauta? ¿En qué instante el objeto alcanzó la altura máxima? ¿Qué distancia recorrió el objeto en los 3 s? ¿Cuál fue el desplazamiento del objeto durante los 3 s? ¿Qué herramienta tecnológica utilizarías para elaborar gráficos?

Aplica

6 Carolina se mueve en su patineta en línea recta hacia la derecha y sin cambiar su rapidez, alcanzando a recorrer 10 m en 8 s. A partir de esto, responde: a. ¿Qué tipo de movimiento describe Carolina? Justifica. b. ¿Cuál es la rapidez media de Carolina? ¿Cuál es su velocidad media?, ¿en qué se diferencian ambas? c. ¿Cuál es su ecuación itinerario si parte moviéndose a 7 metros del inicio del sistema coordenado? d. ¿En qué posición se encontrará a los 24 segundos si continúa moviéndose de la misma manera? e. ¿Qué medidas de seguridad debe considerar Carolina para utilizar la patineta? Aplica

7 Un jugador de vóleibol golpea una pelota verticalmente hacia arriba y logra transmitirle una velocidad inicial de 30 m/s. Con esta información, completa la siguiente tabla y luego responde las preguntas asociadas. yi

ymáx

vi

g

tsubida

a. ¿Cuál es la ecuación itinerario de la pelota? b. ¿En qué instante de tiempo la pelota alcanza su altura máxima? c. ¿Cómo son los gráficos de posición y velocidad en función del tiempo? Constrúyelos en tu cuaderno. 72

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Relaciona lo aprendido con Artes Visuales La persistencia de la memoria, también conocida como “Los relojes blandos” o “Los relojes derretidos” es un famoso cuadro del pintor español Salvador Dalí pintado en 1931. ¿Qué crees que quiso representar el artista con los relojes derretidos? Elabora una hipótesis considerando todo lo que aprendiste sobre el movimiento y la medición del tiempo.

¿Cómo me fue? Revisa tus respuestas y, según los resultados que hayas obtenido, marca con ✓ el nivel de desempeño correspondiente. Pídele ayuda a tu profesor o profesora. Indicador

Ítem

Habilidad

Identifiqué los parámetros asociados al movimiento y apliqué las relaciones matemáticas que lo describen.

2 (c y d), 3, 4, Analizar y aplicar. 5, 6 y 7

Analicé las características de los movimientos en situaciones cotidianas.

1 y 2 (a, b, e y f)

Nivel de desempeño L: Cinco o seis ítems correctos. ML: Tres o cuatro ítems correctos. PL: Menos de tres ítems correctos.

Explicar y evaluar.

L: Dos ítems correctos. ML: Un ítem correcto. PL: Ningún ítem correcto.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Reflexiono sobre lo que aprendí ¿Recuerdas las metas y estrategias planteadas al inicio de la unidad? Si no las recuerdas, vuelve a revisar las páginas 20 y 21. Luego, reflexiona en torno a las siguientes preguntas. ¿Por qué es importante analizar las ¿Cómo desarrollaste la estrategia planteada al características de los movimientos? inicio de la unidad para el logro de tus metas?

¿De qué manera lograste valorar el conocimiento científico?

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Fuerzas Propósito de la unidad

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La presente unidad tiene como hilo conductor el concepto de fuerza, de manera que las actividades que se desarrollan en el Texto se articulan de acuerdo con los contenidos, habilidades y actitudes que se derivan del estudio de la dinámica del movimiento. La principal finalidad es que los y las estudiantes analicen los efectos que provocan las fuerzas sobre los cuerpos en los que actúan, así como las leyes de la naturaleza que se relacionan con ellas. Se espera que comprendan los principios de Newton y los apliquen para explicar diversas situaciones cotidianas en las que participan las fuerzas. En particular, las y los estudiantes deberán utilizar correctamente un diagrama de cuerpo libre para obtener la fuerza neta que actúa en un cuerpo. También se procura que analicen y apliquen la ley de Hooke para explicar el comportamiento de materiales elásticos. Respecto de las habilidades de investigación científica, en esta unidad se fortalece el análisis y procesamiento de

Contenidos • Características de las fuerzas. • Fuerza neta como resultado de la suma de fuerzas sobre un cuerpo.

Guía Didáctica del Docente

• Tipos de fuerza comunes, como peso, normal, tensión, • • • • • •

fuerza de roce y fuerza elástica. Ley de Hooke. Diagrama de cuerpo libre. Primera ley de Newton o principio de inercia. Segunda ley de Newton o principio de masa. Tercera ley de Newton o principio de acción y reacción. Situaciones cotidianas que se explican a partir de los principios de Newton.

evidencias a partir de experiencias prácticas que permiten, entre otras cosas, desarrollar procesos científicos asociados a las características de las fuerzas para explicar el comportamiento de algunos materiales, tanto en su deformación como en su uso en diversos dispositivos tecnológicos. Además, la unidad de la Guía didáctica tiene como propósito apoyar, desde la labor docente, la adquisición de los aprendizajes, habilidades y actitudes por parte de los y las estudiantes. Para ello, se entregan una serie de orientaciones didácticas, actividades complementarias e instancias de apoyo para la evaluación. Por ello, para la presente unidad del Texto del estudiante y de la Guía didáctica, se espera promover y apoyar el desarrollo de los siguientes contenidos, habilidades, actitudes, Objetivos Fundamentales Transversales y grandes ideas de las ciencias.

Habilidades de Investigación Científicas (HIC) En esta unidad aplicarán las siguientes habilidades de investigación científicas:

• • • • •

Observar y plantear preguntas. (HIC 1) Planificar y conducir una investigación. (HIC 2) Procesar y analizar la evidencia. (HIC 3) Evaluar una investigación. (HIC 4) Comunicar una investigación. (HI 5)

Unidad 2 • Fuerzas

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Objetivos Fundamentales Transversales (OFT) Los OFT integran las actitudes y valores con el desarrollo de conocimientos y habilidades. En la unidad se promueve el logro de los siguientes:

• Proactividad y trabajo. (OFT 2) • Dimensión física y Dimensión moral. (OFT 6) • Dimensión sociocultural y ciudadana. (OFT 8) Actitudes Los aprendizajes involucran, además de la dimensión cognitiva, actitudes que contemplan el desarrollo en los ámbitos personal, social, ético y ciudadano que derivan de los OFT. En las actividades propuestas se promueven las siguientes actitudes:

• Esforzarse y perseverar en el trabajo personal entendiendo que los logros se obtienen solo después • •

de un trabajo riguroso, y que los datos empíricamente confiables se obtienen si se trabaja con precisión y orden. (OA B) Demostrar valoración y cuidado por la salud y la integridad de las personas, evitando conductas de riesgo, considerando medidas de seguridad y tomando conciencia de las implicancias éticas de los avances científicos y tecnológicos. (OA F) Demostrar valoración e interés por los aportes de hombres y mujeres al conocimiento científico y reconocer que desde siempre los seres humanos han intentado comprender el mundo. (OA H)

Grandes ideas • El movimiento de un objeto depende de las interacciones en que participa. (GI 7)

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Organización de los contenidos de la unidad del Texto del estudiante Los contenidos de la unidad se organizan en dos lecciones, con el fin de las y los estudiantes comprendan las características de las fuerzas y los efectos que provocan en los cuerpos. El siguiente esquema muestra, en una panorámica general, cómo se organizan los contenidos en la unidad del Texto del estudiante.

Fuerzas Lección 1: Comprendiendo las fuerzas y sus efectos

Características generales de las fuerzas

Identificando las fuerzas en la vida cotidiana

Lección 2: Análisis de los movimientos verticales

Estableciendo la primera ley de Newton

Guía Didáctica del Docente

Aplicando la segunda ley de Newton Estableciendo la tercera ley de Newton

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Planificación de la unidad

Tiempo estimado: 18 horas pedagógicas

La siguiente propuesta de planificación considera las Actitudes, OFT, Aprendizajes Esperados (AE), Objetivos de Aprendizaje (OA) y los Indicadores de Evaluación (IE) asociados a cada uno de ellos, que se desarrollan en cada lección del Texto del estudiante. Lección

Tiempo

1

8

2

10

Actitudes Esforzarse y perseverar en el trabajo personal entendiendo que los logros se obtienen solo después de un trabajo riguroso, y que los datos empíricamente confiables se obtienen si se trabaja con precisión y orden.

OFT Proactividad y trabajo. Dimensión física y Dimensión moral. Dimensión sociocultural y ciudadana.

Aprendizajes Esperados Comprender los efectos que tiene una fuerza neta sobre un objeto, utilizando el diagrama de cuerpo libre. Explicar situaciones cotidianas por medio de las leyes de Newton.

Demostrar valoración y cuidado por la salud y la integridad de las personas, evitando conductas de riesgo, considerando medidas de seguridad y tomando conciencia de las implicancias éticas de los avances científicos y tecnológicos. Demostrar valoración e interés por los aportes de hombres y mujeres al conocimiento científico y reconocer que desde siempre los seres humanos han intentado comprender el mundo.

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Guía Didáctica del Docente

Notas:

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unid

Objetivos de Aprendizaje Explicar, por medio de investigaciones experimentales, los efectos que tiene una fuerza neta sobre un objeto, utilizando las leyes de Newton y el diagrama de cuerpo libre. (OA 10)

ad

2

Indicadores de Evaluación IE 1. Identifican una fuerza como la interacción entre dos cuerpos y su carácter vectorial, entre otras características. IE 2. Realizan investigaciones experimentales para obtener evidencias de la presencia de fuerzas, como peso, roce y normal, que actúan sobre un cuerpo, en situaciones cotidianas, describiéndolas cualitativa y cuantitativamente. IE 3. Aplican las leyes de Newton en diversas situaciones cotidianas, como cuando un vehículo frena, acelera o cambia de dirección su movimiento, entre otras. IE 4. Encuentran, con un diagrama de cuerpo libre, la fuerza neta o resultante sobre un objeto en el que actúa más de una fuerza. IE 5. Analizan el efecto que provoca la fuerza neta o resultante en el movimiento de un objeto. IE 6. Aplican la ley de Hooke en diversas investigaciones experimentales y no experimentales en las que se utilizan resortes u otros materiales elásticos. 73

Guía Didáctica del Docente

Notas:

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Inicio de la unidad

Páginas 74 a 79

¿Qué efectos provocan las fuerzas sobre los cuerpos?

Motivación para el aprendizaje

Páginas 74 y 75

Para comenzar con el estudio de las fuerzas, en estas páginas se presenta una situación en la que se observan tres deportistas realizando diferentes actividades: levantamiento de pesas, acrobacias en argollas y salto en caballete. A partir de la conversación que entablan los espectadores de la ilustración, se espera activar los conocimientos previos de los y las estudiantes, de manera que sean parte del diálogo. Para ello, solicite que, a partir de sus conocimientos sobre las fuerzas y la información que se obtiene de la imagen, respondan las preguntas de la actividad individual.

¿Cómo podemos identificar las fuerzas? Páginas 76 y 77

Para seguir indagando en los aprendizajes previos de las y los estudiantes, en estas páginas se muestra una situación cotidiana, en la que un grupo de mujeres se encuentra practicando básquetbol. A partir de esta imagen, se espera que respondan las preguntas asociadas, de manera que logren identificar las características de las fuerzas y sus efectos, como resultado de su aparición por la interacción entre dos o más cuerpos.

Guía Didáctica del Docente

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Es importante destacar que, en esta instancia inicial, todas las respuestas son válidas, ya que se trata de una etapa de exploración, de manera que más que centrarse en lo correcto o incorrecto, las y los estudiantes deben expresar sus ideas en un escenario favorable para el aprendizaje.

“La opinión generalizada de los alumnos y alumnas es que lo aprendido en la escuela poco tiene que ver con sus vidas, sus intereses, preocupaciones e inquietudes. Los conocimientos que se enseñan en la escuela son, en la mayor parte de los casos, muy teóricos, alejados de la realidad y con pocas posibilidades de aplicación; es lo que los expertos denominan "conocimiento inerte", y tiene efectos muy negativos sobre la motivación. Por tanto, si queremos estimular en los alumnos y alumnas el deseo de aprender, lo primero que tenemos que hacer es tratar de relacionar lo que enseñamos en las escuelas con el mundo real, es decir, darle un sentido, un significado y una utilidad a lo que se enseña”. A. Valle Arias (2007)

Evaluación de conocimientos previos Utilice estas actividades para evaluar los conocimientos previos de sus estudiantes. Para ello, solicite que respondan individualmente las preguntas planteadas; luego, las y los estudiantes que lo deseen pueden exponer sus respuestas para analizar las situaciones descritas.

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unid

¿Qué aprenderás y descubrirás en la unidad?

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2

Metacognición

Página 78

Para trabajar esta sección, solicite a sus estudiantes que completen la información solicitada estableciendo sus propias metas para la unidad, considerando las estrategias y habilidades que emplearán para lograrlas y el propósito que cada una de ellas estimula.

¿Cómo te gustaría protagonizar tu propio aprendizaje? Página 79

En esta instancia se espera que a partir de las preguntas planteadas, las y los estudiantes planifiquen su aprendizaje en función de sus motivaciones personales. Para ello, en este caso particular, el enfoque del trabajo se centra en los aprendizajes relacionados con la fuerza y la dinámica del movimiento, de tal manera que se genere la instancia de que definan los contenidos, estrategias y actitudes que desean desarrollar a lo largo de la unidad. Invite a sus estudiantes a compartir sus motivaciones con el resto del curso y a expresar de manera verbal sus intenciones dentro del estudio de las fuerzas.

¿Cómo lograr mis metas? Página 79

En esta oportunidad se les propone a las y los estudiantes planificar el desarrollo de un glosario temático como estrategia de estudio para los aprendizajes que se trabajarán en la unidad. Para ello, guíelos para establecer los pasos que les permitirán desarrollar con éxito esta estrategia.

Considere lo que propone Anna Lucía Campos (AÑO) sobre el cerebro y el aprendizaje, para planificar sus estrategias de enseñanza. El cerebro establece una ruta para el aprendizaje: “Si hacemos un resumen sencillo de las principales investigaciones relacionadas con el proceso de aprendizaje, podemos ver que el cerebro para aprender necesita percibir y codificar una información (input) y para ello utiliza sus recursos multisensoriales, el cuerpo, la motivación y todos los conocimientos previos almacenados en un sistema de memoria en especial. A partir de allí se desencadena una serie de acontecimientos a nivel neurológico, como por ejemplo, la activación del mecanismo de atención, que permitirá que el alumno procese la información más relevante ignorando otros estímulos (externos o internos) y empiece a adquirir de manera directa o indirecta el aprendizaje. Para ello, los recursos manipulativos, los materiales concretos, todas las estrategias, métodos, procedimientos y actividades variadas van a permitir que el nuevo aprendizaje sea adquirido y se desarrollen nuevas conexiones sinápticas (y nuevas capacidades). Como el aprendizaje se caracteriza por la habilidad de adquirir nuevas informaciones (Gazzaniga, 2002) es de fundamental importancia que el educador no solo propicie verdaderas oportunidades de entendimiento de la propuesta de aprendizaje, sino también que certifique que el alumno la está incorporando de manera adecuada. En esta etapa el maestro debe desempeñar un papel básico de mediador, marcando así la diferencia entre los procesos de enseñanza y aprendizaje”.

75

Guía Didáctica del Docente

Esta sección entrega a las y los estudiantes las principales metas que se espera que alcancen en la unidad, las cuales se enfocan en los aprendizajes esperados propuestos. Para ello, en ¿Cómo alcanzarlas?, se destacan las principales acciones que deberán realizar para el logro de los aprendizajes, entre las cuales se encuentran las siguientes: realizar actividades prácticas, aplicar modelos, diseñar afiches, realizar diagramas. Por último, en ¿Para qué alcanzarlas?, se señala la importancia que tiene el logro de los aprendizajes propuestos, teniendo en cuenta las actitudes que se promueven en la unidad.

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Desarrollo de la unidad

Páginas 80 a 109

LECCIÓN 1: Comprendiendo las fuerzas y sus efectos Las actividades propuestas en el Texto del estudiante tienen como propósito el logro de los Aprendizajes Esperados (AE), abordando con diferentes estrategias los Indicadores de Evaluación (IE) e incorporando en cada una de ellas el trabajo con habilidades, actitudes y Objetivos Fundamentales Transversales (OFT). AE Comprender los efectos que tiene una fuerza neta sobre un objeto, utilizando el diagrama de cuerpo libre.

IE IE 1

Actividad Inicio de la misión (P. 81)

Guía Didáctica del Docente

HIC 2

Actitud/OFT OA B-F/OFT 2-6

IE 1

Indaguemos (P. 82)

HIC 1-2-3

OA B-F/OFT 2-6

IE 4-5

Reflexiono sobre la fuerza neta (P. 85)

HIC 1

OA B-F/OFT 2-6

IE 2-6

Indaguemos (P. 86)

HIC 1-2-3

OA B-F/OFT 2-6

IE 2

Aplico los tipos de fuerzas (P. 87)

HIC 3

OA B-F/OFT 2-6

IE 2

Desarrollo de estrategias (P. 88)

HIC 3

OA B-F/OFT 2-6

IE 2-6

A poner en práctica (P. 90 y 91)

HIC 1-2-3-5

OA B-F/OFT 2-6

IE 1

Desarrollo de la misión (P. 911)

HIC 2-5

OA B-F/OFT 2-6

IE 1-4-5

Elaboremos un diagrama de cuerpo libre (P. 92)

HIC 3

OA B-F/OFT 2-6

IE 1

Cierre de la misión (P. 93)

HIC 4

OA B-F/OFT 2-6

IE 1-2-4-5

Integro lo que aprendí (P. 94 y 95)

HIC 1-3

OA B-F/OFT 2-6

Propósito de la lección 76

Habilidad

En esta lección se trabajan los conceptos básicos asociados a las fuerzas. Para ello, se hace un recorrido por los efectos que generan las fuerzas; las características de su representación gráfica; la determinación de la fuerza neta y la identificación de los tipos de fuerza: peso, normal, tensión, roce y elástica junto con el estudio de la ley de Hooke. Lo anterior se desarrolla a partir de los recursos y actividades presentes en el Texto del estudiante en función de los Indicadores de Evaluación considerando los contenidos, habilidades y actitudes propuestos. En el Texto del estudiante, las diferentes temáticas se desarrollan con una propuesta didáctica que trabaja los contenidos comenzando con actividades Indaguemos, que buscan la activación de los conocimientos previos para posteriormente formalizarlos en el contenido tratado en el texto. Luego, se presentan actividades que abarcan distintas habilidades, enfocándose principalmente en las de orden superior, ciclo que se repite a lo largo de la lección. De forma articulada al tratamiento del contenido, en los Desarrollo de estrategias se entregan herramientas para resolver problemas y en A poner en práctica se trabajan formalmente las habilidades de investigación científica. Asimismo, a lo largo de la lección se incorpora el trabajo de las actitudes con los OFT. En la Guía didáctica se presentan pautas para poder utilizar algunas de las actividades del Texto del estudiante como instrumentos de evaluación: fichas de trabajo para los diferentes ritmos de aprendizaje, actividades complementarias y evaluaciones, con sus respectivos solucionarios.

A continuación, se presenta una serie de orientaciones para trabajar los temas, actividades y secciones presentes en la lección del Texto del estudiante. Junto con ello, se incorporan actividades e información complementarias, entre otros recursos, en la Guía didáctica.

Ciencia, tecnología y sociedad P. 80 Para seguir activando los conocimientos previos de las y los estudiantes, en esta sección se presenta el texto “La FUERZA de atracción de los agujeros negros”, para desarrollar un análisis de la ciencia y la tecnología, considerando su impacto en la sociedad. Para ello, se intencionan preguntas asociadas a la información que entrega el texto, de manera que argumenten sus ideas de forma escrita. Aproveche para destacar el rol de científicos chilenos en los observatorios astronómicos. Explíqueles que se debe en parte a las condiciones favorables que tienen los cielos de Chile en algunos lugares de la Zona Norte. Muchos de los observatorios que hay en Chile son administrados por científicos de la Comunidad Europea u otras entidades internacionales, sin embargo, son muchos los científicos chilenos que trabajan en la mantención de instalaciones y equipos, en investigaciones extranjeras y en investigaciones propias. Sugiera a sus estudiantes realizar una investigación sobre el desarrollo de la astronomía en Chile. Luego, pídales que respondan las siguientes preguntas: ¿qué impacto para el desarrollo científico nacional puede tener el hecho de que la Comunidad Europea u otras entidades extranjeras instalen observatorios en Chile?, ¿de qué manera influirá lo anterior en los ámbitos del desarrollo tecnológico, social, económico y político?

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Esta sección es parte de Ciencia, tecnología y sociedad, por lo que también pretende dar valor a las investigaciones científicas que nos ayudan a comprender mejor el mundo que nos rodea. En este caso en particular, se dispone del texto “Levantamiento de pesas en la NATURALEZA”, que expone la impresionante capacidad de las hormigas para levantar grandes masas. Para analizar esta información, se sugiere realizar algunas preguntas: ¿qué importancia tiene comprender el mundo animal en el desarrollo de la ciencia?, ¿de qué manera este tipo de información puede ayudar a generar nuevas tecnologías? Centros de investigación en Chile En la Universidad de Chile, específicamente en uno de los laboratorios del Departamento de la Ciencia de los Materiales, se analizan distintos materiales con el propósito de determinar las propiedades mecánicas de estos: tensiones de fracturas, módulos elásticos, deformaciones elásticas y plásticas, microdureza y tenacidad de la fractura. A partir de estas propiedades, se evalúa la calidad de los materiales que se utilizan en ingeniería o construcción, por ejemplo el cemento, la madera, las aleaciones metálicas y los polímeros. En este laboratorio, se investigan materiales metálicos y no metálicos, sometiéndolos a diversas pruebas de resistencia a fuerzas de tracción, compresión y flexión. Lo anterior, con el fin de desarrollar nuevos materiales para satisfacer las necesidades tecnológicas y sociales que los materiales tradicionales no logran satisfacer. Para obtener mayor información, visite: http://www.dcm.uchile.cl/materiales_avanzados.html

Inicio de la misión (P. 81) ¿Cómo conducir una investigación? Para llevar a cabo esta misión, las y los estudiantes deberán aprender e investigar sobre las características de las fuerzas, para luego confeccionar un afiche que dé cuenta de una situación hipotética que muestre qué creen que ocurriría si las fuerzas no existieran. Es importante destacar que, en ese caso, se requiere de un análisis mucho más profundo sobre este tipo de aprendizajes, ya que se solicita imaginar un mundo que no existe y que, además, es totalmente diferente a la realidad que conocemos. Es por esto que se asocia un recurso audiovisual, que si bien no puede dar cuenta del escenario que se solicita, permite realizar una aproximación sobre lo que ocurriría si se cambian las condiciones habituales en las que realizamos nuestras funciones cotidianas. Si posee los medios necesarios, proyecte el video para que sea

2

analizado en conjunto con todos los integrantes del curso, rescatando así sus impresiones. Una vez que las y los estudiantes hayan analizado las características del video, solicite que planifiquen su trabajo para la confección del afiche.

Tema 1: ¿Cuándo nos movemos? Páginas 82 a 85 Activación de conocimientos previos Para activar los conocimientos previos de sus estudiantes respecto de sus aprendizajes sobre el concepto de fuerza puede preguntarles: ¿Cuándo aplicamos fuerzas? Mencionen un ejemplo. ¿Qué efectos provocan las fuerzas? ¿Qué características presentan las fuerzas? Para abordar los diferentes ritmos de aprendizaje de sus estudiantes, le proponemos trabajar con materiales concretos para evidenciar los efectos de las fuerzas, por ejemplo, con un elástico, arcilla y un auto de juguete. A los y las estudiantes que lograron comprender estos conceptos, puede proponerles hacer un mapa conceptual a medida que vayan adquiriendo los nuesvos aprendizajes. Actividad del texto (P. 82) Indaguemos Considerando el objetivo, las habilidades y las actitudes que se trabajan esta actividad exploratoria, considere ampliar los materiales que pueden ser manipulados por sus estudiantes y solicite que, a partir de los recursos que se encuentran en su entorno, reconozcan materiales que se comporten como el elástico o la plastilina. La actividad propuesta busca que reconozcan sus ideas previas sobre los efectos de las fuerzas.

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Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Condujeron adecuadamente la experiencia. Describieron detalladamente los efectos que provocó la manipulación de cada material. Establecieron que debieron aplicar una fuerza para manipular los materiales. Describieron las características del procedimiento efectuado de acuerdo al análisis de las evidencias. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Guía Didáctica del Docente

Ciencia al día P. 81

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Física • 2.º medio

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Desarrollo de la unidad Ventana de profundización disciplinar Superelasticidad

Las aleaciones con memoria de forma (en inglés shape memory alloy) son aleaciones metálicas que, después de experimentar una deformación aparentemente plástica, vuelven a su forma original cuando son sometidos a un cambio de temperatura. Estas propiedades son denominadas memoria de forma térmica y memoria de forma elástica (o superelasticidad).

Tema 2: Identificando las fuerzas en la vida cotidiana Páginas 86 a 92 Actividad del texto (P. 86) Indaguemos Esta actividad le permitirá favorecer el trabajo colaborativo, la comunicación y la valoración de las ideas entre los integrantes. Propicie un clima de respeto por las ideas y el trabajo de otros, con el fin de que sus estudiantes evidencien la importancia de estas actitudes. Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. Describen correctamente la relación entre la masa y la elongación del resorte. Anticipan posibles resultados a partir de lo establecido en la experiencia. 78

Cuando se habla de la “memoria de un material”, se hace referencia a su capacidad para recuperar su forma incluso después de severas deformaciones. Las aplicaciones potenciales de estos materiales son enormes, desde la medicina hasta la ingeniería, pudiendo ser usados para generar fuerza o movimiento (mediante efectos de memoria de forma) o para almacenar energía (superelasticidad). Fuente: Archivo editorial

Representación de las fuerzas (P. 84) La representación abstracta de conceptos físicos, por ejemplo, de las fuerzas como vectores, puede presentar dificultades para sus estudiantes. Explíqueles que corresponden a representaciones que permiten analizar los fenómenos físicos, pero que no necesariamente representan la realidad.

Guía Didáctica del Docente

Actividad del texto (P. 85) Reflexiono sobre la fuerza netas Guíe a sus estudiantes para que analicen correctamente el esquema de las fuerzas que actúan en la situación planteada a partir de la dirección y sentido de las flechas que representan las fuerzas.

Señalan mejoras concretas para realizar la misma experiencia para obtener resultados más precisos. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Actividad del texto (P. 87) Aplico los tipos de fuerzas Esta actividad permite poner en práctica los aprendizajes adquiridos sobre la tensión y el peso. Para ello, es preciso que las y los estudiantes reconozcan que, al permanecer en reposo la lámpara, necesariamente el valor de la fuerza neta es cero, por lo que el módulo de la tensión es igual al valor del peso. Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Aplican correctamente el modelo matemático para determinar el valor del peso. Reconocen que el módulo del peso es igual al módulo de la tensión. Identifican las características de la fuerza resultante en la situación planteada. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

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Recurso digital Utilice el RDC de la página 88 para que las y los estudiantes reconozcan los tipos de fuerzas en un contexto cotidiano, como lo es una construcción. El recurso señala, además, la importancia de adoptar medidas de seguridad para el trabajo que se realiza en este contexto.

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Las TIC (P. 89) Para trabajar de manera lúdica y dinámica la ley de Hooke, puede utilizar el recurso digital, que se encuentra disponible en la página de simulaciones virtuales https://phet.colorado.edu/.

Desarrollo de estrategias (P. 88) Realice la secuencia del problema en la pizarra y resuélvalo paso a paso con sus estudiantes, con el objetivo de incorporar este tipo de estrategia para resolver problemas y que ellos puedan aplicarla luego en el paso 5 Aplico lo aprendido. La fuerza elástica y la ley de Hooke (P. 89)

Actividad complementaria Capacidad de los materiales para recuperar su forma Reúnanse en parejas y consigan un lápiz, una cuchara y un palito de helado. Luego, apliquen sobre cada uno de ellos una fuerza, de manera similar a como se muestra en la imagen.

La interfaz de este recurso permite identificar las características de la ley de Hooke a partir de la manipulación de masas y resortes. Además, en esta página encontrará el recurso Ley de Hooke, que permite estirar y comprimir los resortes para explorar las relaciones entre la fuerza, la constante del resorte, el desplazamiento y la energía potencial.

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a. ¿Qué conceptos es necesario conocer para realizar la actividad? b. ¿Qué materiales experimentaron una deformación momentánea? c. Si aumentaran paulatinamente la magnitud de la fuerza aplicada, ¿cuál de los materiales experimentaría primero una deformación permanente? d. ¿Por qué un determinado material tiene la capacidad para recuperar su forma? Propongan una explicación que dé cuenta de la estructura interna del material. e. Plantéenle a su compañera o compañero de trabajo una pregunta relacionada con la actividad.

Ambos recursos favorecen considerablemente la comprensión de esta ley.

Ventana de profundización disciplinar ¿Qué diferencia una teoría de una ley?

La ciencia busca explicar los fenómenos que ocurren en nuestro entorno, basándose para ello en leyes o teorías. Una teoría corresponde a un conjunto de hipótesis que no están completamente demostradas; en cambio, una ley es un hecho observable o una proposición científica que muestra la relación entre dos o más variables, donde cada ley representa una propiedad de sistemas concretos, que en general se expresan matemáticamente. La ley también se considera como una regla y norma invariante. Para el análisis de esta ventana, pregunte a sus estudiantes: ¿qué teorías conocen? ¿En qué se diferencia una ley de una teoría? ¿Por qué la ley de Hooke es una ley científica y no una teoría? Fuente: Bunge, M. (2005). La ciencia. Su método y su filosofía. Buenos Aires: Editorial De Bolsillo.

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Procuren que la fuerza ejercida sea de baja magnitud. A partir de la experiencia, respondan:

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Desarrollo de la unidad Alfabetización científica

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Para que sus estudiantes puedan comprender su entorno, pregúnteles: ¿qué es la arquitectura antisísmica?, ¿por qué algunos edificios no se derrumban durante un terremoto?, ¿qué principio o ley física explican el funcionamiento de los edificios antisísmicos? Coménteles que a partir de grandes terremotos se ha investigado sobre las propiedades de los materiales, con el fin de disminuir daños en las edificaciones frente a un sismo de gran magnitud. Para esto se han construido edificios antisísmicos, cuya base corresponde a una “almohada” de hormigón, permitiendo que el edificio oscile con el movimiento sísmico, cumpliendo con la ley de Hooke. A poner en práctica (P. 90 y 91) Guíe a sus estudiantes en la construcción de su hipótesis de trabajo, indicándoles que deben considerar las variables involucradas, en este caso, la fuerza aplicada y la elongación del resorte. Si no cuentan con un set de masas, pueden usar objetos como tornillos, tuercas o monedas y, a partir de ellos, construir un set de masas, determinando su valor con una balanza. Es importante que mencione a sus estudiantes las exigencias formales que debe tener el afiche científico con el cual comunicarán los resultados de la investigación. 80

Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación para la comunicación de resultados Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

El afiche responde al formato requerido. Se responde el problema de investigación. Se formula una hipótesis que responde al problema de investigación y es comprobable en el experimento. Se registran los datos medidos en el experimento. Se concluye a partir de las evidencias recogidas. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Guía Didáctica del Docente

Actividad complementaria ¿Hasta qué punto se puede estirar o comprimir un resorte? Reúnanse en grupos de tres integrantes y realicen el procedimiento que sigue:

2

2. Al retirar el alambre del lápiz notarán que tiene la forma de un resorte. Estírenlo de forma gradual, de modo que este pueda recuperar su forma (observen la imagen 2). Finalmente, apliquen una fuerza hasta que el resorte no pueda recuperar su forma original. Respondan las siguientes preguntas: a. ¿Por qué, al enrollar el alambre, este adquirió propiedades elásticas? Expliquen. b. ¿Cómo explicarían que, al aplicar una fuerza mayor sobre el resorte, este haya perdido la capacidad de recuperar su forma? ¿Sucederá lo mismo en todos los resortes? c. ¿Realizaron el procedimiento siguiendo la secuencia de pasos sugerida? De no ser así, ¿piensan que deben repetir la actividad? Desarrollo de la misión (P. 91)

¿Cómo comunicar los resultados de una investigación? Para llevar a cabo el proyecto de esta lección, oriente a sus estudiantes para que puedan elaborar el afiche de acuerdo a las características de la situación solicitada. Para establecer un trabajo interdisciplinar con la asignatura de Artes Visuales, puede solicitar la orientación del profesor o profesora de la asignatura. Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

Niveles de logro L

ML

PL

Seleccionan un plan de trabajo coherente con la misión encomendada. Justifican el procedimiento realizado para llevar a cabo su trabajo. Implementan adecuadamente la estrategia para ejemplificar lo solicitado. Trabajan de forma responsable y ordenada siguiendo el plan establecido. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

1. Consigan un alambre fino de cobre, de unos 20 cm de largo, y un lápiz. Luego, enrollen el alambre sobre este último, tal como se muestra en la imagen 1. Procuren que las espiras queden muy juntas.

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Actividad del texto (P. 92) Elaboremos un diagrama de cuerpo libre

En este lúdico recurso, las y los estudiantes deberán representar los tipos de fuerza en un diagrama de cuerpo libre. Es importante tener presente que este es un juego contra reloj, por lo que hay que considerar que, para su implementación, deben haber trabajado previamente con este tipo de diagramas, de modo que logren el objetivo de la actividad.

Hubo buena disposición para el trabajo colaborativo. Los distintos miembros del grupo colaboraron con ideas. Se respetaron distintas ideas para llevar a cabo el procedimiento.

Reflexiono sobre lo que aprendí (P. 35) Para orientar esta sección, invite a sus estudiantes a que analicen su proceso de aprendizaje en la lección, respondiendo las preguntas plateadas. Es importante que, en esta instancia, las y los estudiantes identifiquen además de los contenidos abordados, las habilidades, estrategias y actitudes que se desarrollaron durante la lección.

Integro lo que aprendí P. 94 y 95

Al trabajar la sección, ponga énfasis en la relación que tienen las lecturas con los conceptos estudiados durante la unidad y en el hecho de que la dinámica, a pesar de haber sido desarrollada casi a cabalidad hace ya algunos siglos, sigue presentando nuevas aplicaciones, pues la fuerza es uno de los fenómenos físicos más cotidianos con los que nos relacionamos. Cierre de la misión (P. 93)

¿Cómo evaluar una investigación? En esta instancia de la misión, se espera que las y los estudiantes evalúen su desempeño en el trabajo realizado, analizando su trabajo personal como colectivo, con el propósito de que puedan calificarlo a partir de la retroalimentación. Para ello, además de las preguntas planteadas en el Texto del estudiante, se sugiere implementar las siguientes pautas de evaluación: Pauta de auto-evaluación Sí

No

Invite a sus estudiantes a poner en práctica los aprendizajes adquiridos en la lección, respondiendo las preguntas que se proponen en esta evaluación de proceso. Una vez que finalice, pídales que respondan la sección ¿Cómo voy? y que registren su nivel de desempeño según las respuestas correctas que hayan logardo. De acuerdo al nivel de desempeño, se propone el trabajo con las actividades complementarias propuestas en esta Guía. El propósito de estas actividades es trabajar con los y las estudiantes según sus diferentes ritmos de aprendizaje. Si sus estudiantes obtuvieron un nivel de desempeño logrado, pídales que desarrollen la Ficha de ampliación de la página 91. A quienes obtuvieron un desempeño correspondiente a Por lograr y Medianamente logrado, que invítelos a trabajar en la Ficha de refuerzo de la página 90.

81

Durante el transcurso de la unidad, el Texto del estudiante propone una serie de actividades que promueven la metacognición del estudiantado, de manera que puedan ser parte activa de su proceso de aprendizaje, evaluando permanentemente sus estrategias y técnicas. Motive a sus estudiantes para que respondan las preguntas propuestas en la tabla de la sección Reflexiono sobre mi desempeño, de la página 95, con el fin de que puedan analizar su proceso de aprendizaje. Si quiere reforzar este trabajo, invítelos a completar el siguiente cuadro con la información solicitada.

Trabajé con conciencia e interés en el desarrollo de la misión.

Fortalezas

Respeté las decisiones del grupo con el propósito de desarrollar satisfactoriamente el proyecto.

Acciones para llevar a cabo

Aspectos para mejorar

Revise la información entregada en la tabla anterior; así podrá analizar cómo ellos y ellas reflexionan sobre su proceso de aprendizaje.

Guía Didáctica del Docente

Ciencia, tecnología y sociedad P. 93

Fui responsable en mis tareas dentro del grupo de trabajo.

Sí No

Aspectos a evaluar

Se comunicaron de una manera clara y adecuada.

Recurso digital

Realicé aportes para la ejemplificación del caso hipotético planteado.

2

Pauta de co-evaluación

Guíe a sus estudiantes en la ubicación de las fuerzas, ya que el problema puede ser complejo al tener ruedas el carro. Puede pedirles que primero realicen el diagrama de cuerpo libre para una caja que se tira con una cuerda, al igual que el carro.

Aspectos a evaluar

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Desarrollo de la unidad LECCIÓN 2: Explicando las leyes de Newton Las actividades propuestas en el Texto del estudiante tienen como propósito el logro de los Aprendizajes Esperados (AE), abordando con diferentes estrategias los Indicadores de Evaluación (IE) e incorporando en cada una de ellas el trabajo con habilidades, actitudes y Objetivos Fundamentales Transversales (OFT). AE

IE

Explicar situaciones IE 2 cotidianas por medio de IE 1-2-3 las leyes de Newton. IE 3

Actividad

HIC 2

OA B-F/OFT 2-6

Indaguemos (P. 98)

HIC 1-2-3

OA B-F-H/OFT 2-6-8

Identifiquemos las características de la inercia (P.99)

HIC 3

OA B-F/OFT 2-6

IE 1-2-3

Indaguemos (P. 100)

HIC 1-2-3

OA B-F/OFT 2-6

IE 3

Desarrollo de estrategias (P. 102 y 103)

HIC 3

OA B-F/OFT 2-6

IE 3

Indaguemos (P. 104)

HIC 3

OA B-F/OFT 2-6

IE 3

Explico la tercera ley de Newton (P. 105)

HIC 3

OA B-F/OFT 2-6

IE 3

Integro lo que aprendí (P. 108 y 109)

HIC 3

OA B-F/OFT 2-6

En esta lección se trabajan las leyes de Newton de manera que las y los estudiantes logren analizar diversas situaciones cotidianas que les permitan explicar en mundo que los rodea, de acuerdo a lo propuesto en los Aprendizajes Esperados. Lo anterior se desarrolla a partir de los recursos y las actividades presentes en el Texto del estudiante, en la Guía didáctica y en los Recursos digitales complementarios (RDC), en función del logro de los Indicadores de Evaluación considerando, además de los contenidos, las habilidades y actitudes. En el Texto del estudiante, las diferentes temáticas se desarrollan con una propuesta didáctica que trabaja los contenidos comenzando con actividades Indaguemos, que buscan la activación de los conocimientos previos para posteriormente formalizarlos en el contenido tratado en el texto. Luego, se presentan actividades que abarcan distintas habilidades, enfocándose principalmente en las de orden superior, ciclo que se repite a lo largo de la lección. De forma articulada al desarrollo del contenido, en los Desarrollo de estrategias se entregan herramientas para resolver problemas. Asimismo, a lo largo de la lección se incorpora el trabajo de las actitudes con los OFT.

Guía Didáctica del Docente

Actitud/OFT

Inicio de la misión (P. 97)

Propósito de la lección

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Habilidad

En la Guía didáctica se presentan pautas para utilizar algunas de las actividades del Texto del estudiante como instrumentos de evaluación: fichas de trabajo para los diferentes ritmos de aprendizaje, actividades complementarias y evaluaciones, con sus respectivos solucionarios. A continuación se presenta una serie de orientaciones para trabajar los temas, actividades y secciones presentes en la lección del Texto del estudiante. Junto con ello, se incorporan actividades e información complementarias, entre otros recursos, en la Guía didáctica.

Ciencia al día P. 96 Con la intención de activar las ideas previas de las y los estudiantes sobre los contenidos de esta lección, e identificar la importancia del desarrollo tecnológico a partir de la investigación científica y su impacto en la sociedad, en esta sección se presenta el texto “La biomecánica deportiva”. En este, se menciona el trabajo realizado por el Dr. En Fisiología Mecánica Jorge Zúñiga, quien utilizó sus conocimientos para crear una prótesis de mano para personas con discapacidades. Para destacar el trabajo realizado por este científico chileno, realice preguntas como las siguientes: ¿Qué beneficios puede generar la implementación de esta tecnología? ¿Qué propiedades deben tener los materiales para crear este tipo de tecnología? ¿De qué manera el estudio científico ayuda a generar tecnologías como esta?

Ciencia, tecnología y sociedad P. 97 En esta sección se expone el texto “La fuerza G”, que describe los experimentos realizados por John Stapp para determinar la resistencia humana para soportar grandes aceleraciones. Comente a sus estudiantes que las fuerzas G corresponden a una forma intuitiva de medir la aceleración, que toma como referencia la aceleración de gravedad en la superficie terrestre y que está relacionada con las sensaciones que se perciben cuando se experimenta una aceleración. Para trabajar con esta información, puede formular esta pregunta: ¿De qué manera creen que la investigación realizada por Stapp contribuyó a la ciencia y la tecnología?

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Ciencia, tecnología y sociedad La telaraña, uno de los materiales más elásticos y resistentes de la naturaleza

Las fibras de seda de araña son mucho más resistentes que un cable de acero de similar grosor y muchísimo más elásticas, ya que puede estirarse hasta 135 % de su longitud original sin romperse. La elevada elasticidad y la altísima resistencia a la tracción de la seda de araña natural no tienen igual, ni siquiera con las fibras producidas a partir de proteínas de seda de araña pura. Un equipo alemán está tratando de desarrollar una hilera artificial de seda sintética. Las aplicaciones potenciales de este compuesto que imita la seda de las arañas son incontables, desde su empleo como material de sutura quirúrgica reabsorbible, hasta el desarrollo de nuevas fibras para ropa o carrocerías de automóviles. Fuente: Revista Nature, 13 de mayo 2010.

Respecto del texto, reflexiona y responde: ¿Qué otros ejemplos conoces en los cuales el conocimiento y/o la tecnología desarrollada por el ser humano ha partido desde la imitación de la naturaleza? Explica. Inicio de la misión (P. 97) ¿Cómo conducir una investigación? En esta lección, las y los estudiantes tendrán la misión de escribir la letra de una canción que les permita explicar las tres leyes de Newton. Para la planificación de este proyecto, considere que esta estrategia ya fue implementada en la Unidad 1, por lo que ya se encuentran familiarizados con ella.

2

Ventana de profundización didáctica

Evaluación para el desarrollo de competencias Con el fin de que exista coherencia con los nuevos modelos constructivistas del aprendizaje, la evaluación es uno de los principales focos para que el proceso de enseñanza aprendizaje sea efectivo. Desde las nuevas teorías del aprendizaje, el contenido es entendido tridimensionalmente. Esto quiere decir que en él subyacen los conceptos, los procedimientos y las actitudes. En este sentido, la evaluación debe responder a esta triada, entendiendo que de esta forma se estarán evaluando competencias entendidas como un saber complejo que resulta de la movilización, la integración y la adecuación de estos tres componentes en diversas situaciones. El rol del estudiante en este nuevo enfoque evaluativo es activo y permite que pueda utilizar sus conocimientos de manera creativa con el fin de resolver problemas reales. En este sentido, la evaluación de los aprendizajes debe estar enfocada en un amplio espectro de tareas significativas para el desarrollo de competencias de las y los estudiantes, que permitan demostrar sus conocimientos a través de la resolución de problemas en diversos contextos. Fuente: Villardón, L. (2006). Evaluación del aprendizaje para promover el desarrollo de competencias. Educatio siglo XXI, 24, 57-76. (Adaptación).

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Tema 1: Estableciendo la primera ley de Newton Páginas 98 a 99 Mencione a sus estudiantes que estas leyes constituyen la base para el estudio del movimiento de los cuerpos en función de las fuerzas que lo producen, por lo tanto, a partir de ellas podrán explicar la causa de los movimientos que se describen en la vida cotidiana. Invítelos a intentar explicar cómo se producen algunos movimientos, antes de comenzar a estudiar las leyes de Newton y que luego, al finalizar su estudio, las retomen con el fin de evidenciar la utilidad de estas. Los movimientos que puede proponer a sus estudiantes son por ejemplo: dos personas en los extremos de un balancín, un vehículo que sube una pendiente, una bolita dentro de un autobús que frena, las partículas de un gas o los remos de un bote que avanza sobre el agua. Actividad del texto (P. 98) Indaguemos Es importante que les indique a sus estudiantes que, antes de grabar, practiquen sacar el naipe con un golpe seco; puede que esto no resulte en el primer intento. Aproveche esta instancia para trabajar aspectos valóricos, por ejemplo el trabajo colaborativo.

Guía Didáctica del Docente

Actividad complementaria

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Desarrollo de la unidad Puede usar la siguiente rúbrica para que sus estudiantes se autoevalúen.

Reconocen correctamente la relación entre la fuerza y la aceleración.

Pauta de auto-evaluación

Señalan medidas de seguridad adecuadas para implementar en la experiencia.

Sí

Aspectos a evaluar

No

Hubo buena disposición para el trabajo colaborativo. Los distintos miembros del grupo colaboraron con ideas.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Desarrollo de estrategias (P. 102 y 103)

Se respetaron distintas ideas para llevar a cabo el procedimiento. Se comunicaron los resultados de una manera clara y adecuada.

Alfabetización científica La inercia es posible observarla en distintas situaciones cotidianas. Por ejemplo, cuando un vehículo toma una curva, los pasajeros que viajan al interior, sentirán que una “fuerza ficticia” los empuja en el sentido hacia donde originalmente se dirigía el vehículo. El término “fuerza ficticia” tiene relación con el hecho de que se observa el efecto de una fuerza, pero en realidad es la inercia la que actúa, tratando de mantener el estado de movimiento de los pasajeros al interior del vehículo. 84

Establecen la importancia de considerar medidas de seguridad en experiencia prácticas.

Contexto histórico Utilice la información de esta cápsula para enfatizar el carácter dinámico del proceso de construcción de conocimiento científico. Puede mencionar que la evolución del conocimiento hasta modelos más completos es un fenómeno inherente a otras ramas de la física, como el electromagnetismo, la termodinámica, la óptica, o la física atómica.

En el paso 5 aplico lo aprendido, indique a sus estudiantes que usen el mismo paso a paso desarrollado en el problema propuesto, con el fin de que reconozcan la utilidad de aplicar los modelos. Es importante que en esta instancia sus estudiantes puedan poner en práctica todos los aprendizajes de la lección. El segundo ejercicio de la sección Aplico lo aprendido puede presentar un grado de complejidad para sus estudiantes, ya que no es exactamente igual al desarrollado en el paso a paso. Guíelos a analizar la situación planteada con preguntas como las siguientes: ¿qué representa la cuerda?, ¿se transmite alguna fuerza por ella?, ¿cuál?

Las TIC (P. 103) En este recurso, se pueden encontrar cuatro tipos de actividades, en las que se pueden evidenciar los efectos de las fuerzas. Para estudiar la segunda ley de Newton, las actividades permiten modificar las fuerzas que actúan cuando se empuja un carro con diferentes masa (con un refrigerador, una caja, o una persona) para observar cómo se mueven los objetos. Dependiendo de la actividad seleccionada, se pueden dimensionar las masas, la aceleración y la fuerza aplicada.

Tema 2: Aplicando la segunda ley de Newton Páginas 100 a103

Actividad del texto (P. 100) Indaguemos

Guía Didáctica del Docente

Implemente esta actividad para comprender la relación que establece la segunda ley de Newton. A demás, es importante que en esta actividad se resalte la importancia de la habilidad y actitud declarada para el desarrollo de los aprendizajes. Puede evaluar las habilidades y actitudes científicas de la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores Conducen adecuadamente la experiencia. Establecen las características del suceso cuando se modifica la masa.

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PL

Tema 3: Estableciendo la tercera ley de Newton Páginas 104 a106 Actividad del texto (P. 104) Indaguemos En esta actividad, se espera que las y los estudiantes evalúen una situación en la que se cumple la tercera ley de Newton. En este caso particular, se formula una actividad teórica, por lo que es fundamental que se guíe su trabajo.

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Cierre de la misión (P. 107)

Para llevar a cabo el proyecto de esta lección y de acuerdo al trabajo interdisciplinar señalado al inicio del mismo, solicite a sus estudiantes que trabajen en la canción que les permita explicar las leyes de Newton. Para confirmar que las ideas planificadas por cada grupo de trabajo sean correctas, genere la instancia para que cada equipo enseñe su trabajo.Puede evaluar la actividad realizada, usando la siguiente rúbrica: Rúbrica de evaluación de habilidades y actitudes Indicadores

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Niveles de logro L

ML

PL

Conducen adecuadamente la experiencia. La letra de la canción ejemplifica correctamente las leyes de Newton. Realizan un trabajo metódico y coherente con el tiempo asignado. Utilizan conocimientos científicos en soluciones de problemas cotidianos. Consideran la importancia de comprender el mundo que los rodean a partir del conocimiento científico. L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Luego de revisar las tres leyes de Newton, le proponemos que invite a sus estudiantes a realizar el Desafío complejo, propuesto en la página XX de la Guía didáctica, que corresponde a una aplicación de estas leyes a fenómenos cotidianos, en este caso en los trucos de magia. Esta actividad involucra de forma articulada el trabajo con los contenidos, habilidades y actitudes declaradas, por lo que puede constituir un trabajo de síntesis para este tema.

Recurso digital Implemente este recurso digital propuesto en la página 106 del Texto para que las y los estudiantes predigan una situación a partir de des aprendizajes sobre las leyes de Newton. Puede utilizar este recurso como instrumento de evaluación de la lección.

Ciencia tecnología y sociedad P. 107 Analice esta información sobre el uso del cinturón de seguridad junto con sus estudiantes. Considere visualizar el video propuesto en Las TIC para evidenciar la importancia del uso del cinturón de seguridad. Solicite a sus estudiantes que reconozcan las tres leyes de Newton para aplicar los aprendizajes a esta situación.

¿Cómo evaluar una investigación? Para que las y los estudiantes evalúen su desempeño en el trabajo realizado, analizando su desempeño personal como colectivo, pueden calificarlo a partir de la retroalimentación. Para ello, además de las preguntas planteadas en el Texto del estudiante, se sugiere implementar las siguientes pautas de evaluación: Pauta de auto-evaluación Aspectos a evaluar

Sí

No

Sí

No

Realicé aportes para la confección de la maqueta. Fui responsable en mis tareas dentro del grupo de trabajo. Trabajé con conciencia e interés en el desarrollo de la misión.

Pauta de co-evaluación Aspectos a evaluar Tuvieron una buena disposición para realizar el trabajo de forma colaborativa. Respetaron los tiempos asignados para realizar cada una de las tareas. Se respetaron distintas ideas para llevar a cabo el procedimiento.

85

Integro lo que aprendí P. 108 y 109 Explique a sus estudiantes que esta sección constituye una instancia evaluativa, mediante la cual pueden medir el logro de sus aprendizajes. Pídales que completen la sección ¿Cómo voy?, para identificar el logro de los aprendizajes propuestos. Para trabajar los diferentes ritmos de aprendizaje de sus estudiantes, le proponemos que utilice las siguientes actividades complementarias: si el nivel de desempeño es Logrado, pídales que completen la Ficha de ampliación de la página 93, de la Guía didáctica. En el caso de que su desempeño fuese Medianamente logrado o Por lograr, solicíteles que desarrollen la Ficha de refuerzo de la página 92. Puede complementar el trabajo metacognitivo de sus estudiantes en la sección Reflexiono sobre mi desempeño con las siguientes preguntas: ¿qué conceptos que no conocías al principio de la lección podrías definir con tus propias palabras ahora?, ¿qué es lo que debes ejercitar para superarlo? Plantea una pregunta relacionada con el movimiento que aún no puedas responder, e investiga qué conocimientos sería necesario dominar para hacerlo.

Guía Didáctica del Docente

Desarrollo de la misión (P. 105) ¿Cómo comunicar una investigación?

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Física • 2.º medio

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Cierre de la unidad

Páginas 110 a 117

La CIENCIA se construye Páginas 110 y 111

Esta sección tiene la finalidad de enfatizar el carácter dinámico del proceso de construcción del conocimiento científico. En este caso en particular, se muestra una línea de tiempo respecto de la evolución del concepto de fuerza a lo largo de la historia. Trabajo con la información Para indagar en esta sección, lea la información junto con sus estudiantes de manera que puedan evidenciar esta evolución considerando el contexto social e histórico. Para ello, además de las preguntas que se proponen en el texto, puede realizar otras preguntas: ¿qué importancia ha tenido el acceso igualitario a la educación para equiparar las posibilidades de ambos sexos en el acceso al mundo del conocimiento y el trabajo calificado? ¿Seguirán los científicos de la actualidad realizando investigaciones sobre el concepto fuerza?

Síntesis Páginas 112 y 113 86

¿Cómo trabajar con los organizadores gráficos?

Guía Didáctica del Docente

La actividad Síntesis de estas páginas promueve la confeccionar de un organizador gráfico. Para ello, se guía el proceso de construcción de una tela de araña en función de cinco pasos de tal manera que, al ir siguiéndolos, las y los estudiantes logren su confección de forma independiente. De esta manera, se espera que en la página 113 del Texto, el estudiante complete la tela de araña propuesta representando los contenidos, habilidades y actitudes desarrolladas en la unidad. Si lo desea, puede solicitar previamente materiales para que sus estudiantes puedan elaborar este mismo organizador de forma más extendida y con mayores recursos en un pliego de cartulina. Para finalizar, mencione a sus estudiantes que también pueden utilizar diferentes herramientas tecnológicas disponibles en Internet para realizar un organizador gráfico, como por ejemplo: al introducir el código 18GF2M086a en el sitio web codigos.auladigital.cl, encontrará una herramienta digital en la que se pueden crear mapas conceptuales, exportarlos como imagen y compartirlos a través de una dirección URL. Además, permite crear mapas de forma colaborativa.

Unidad 2 • Fuerzas

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Evaluación final

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Evaluar para aprender

Páginas 114 a 117

El propósito de estas páginas es evaluar los contenidos, las habilidades y las actitudes trabajadas en la unidad. Sugiera a las y los estudiantes que trabajen de manera individual, de modo que puedan identificar aquellos contenidos y/o habilidades que aún no han alcanzado. Para complementar las preguntas planteadas en la sección Reflexiono sobre lo que aprendí, puede plantear las siguientes: ¿qué estrategias utilicé para abordar los contenidos de esta unidad?, ¿fueron efectivas?, ¿qué debería cambiar para ser más eficaz en el estudio de la próxima unidad? De forma adicional, le proponemos trabajar con la evaluación de las páginas 96 y 97 de la Guía didáctica. Esta evaluación presenta preguntas de selección múltiple, cuyas respuestas las encuentra en la sección Solucionario de la Guía didáctica, página 100.

Para integrar la evaluación al proceso de planificación de manera efectiva se debe ampliar su sentido, valorando su función pedagógica. En este sentido, es fundamental que las y los estudiantes tomen conciencia de que la evaluación es una instancia más de aprendizaje. Desde esta perspectiva, la evaluación debe poseer las siguientes características: » Comunicativa. El proceso de evaluación debe ser un diálogo entre el profesor o profesora y sus estudiantes. En este se deben definir criterios claros desde el comienzo, considerando los puntos de vista de ambas partes. » Formativa. La evaluación debe estar centrada en las dificultades del proceso de aprendizaje de las y los estudiantes a partir de una adecuada regulación pedagógica, consiguiendo una gestión evaluativa que deseche el concepto de error.

87

» Motivadora. El profesor o profesora debe procurar resaltar los logros de sus estudiantes. Además, debe utilizar recursos de evaluación que respondan a los intereses de ellos y que se relacionen con su entorno cercano. Fuente: Hernández, L. (2010). Evaluar para aprender: hacia una dimensión comunicativa, formativa y motivadora de la evaluación. Enseñanza de las Ciencias, 28 (2), 285-293 (Adaptación).

Guía Didáctica del Docente

Pregunta de integración con otras asignaturas Para intencionar los aprendizajes adquiridos en esta unidad con otras asignaturas, como Historia, Geografía y Ciencias Sociales, en esta pregunta se relaciona el concepto de fuerza con el Dios Griego Ares. Para ello, se muestra la visión de los griegos respecto de la “fuerza bruta” y la “fuerza inteligente”. Se espera que en esta instancia, las y los estudiantes respondan las preguntas asociadas, considerando los aprendizajes de la unidad y el contexto en el cual se desarrolla la mitología griega.

Física • 2.º medio

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Profundización disciplinar

¿Qué sería del mundo sin fricción? La fricción es un fenómeno de mucha importancia en la vida del ser humano por su intervención en toda clase de movimientos. • Produce calor. Cuando nos frotamos las manos, ocurre una fricción por deslizamiento que provoca calor: esta es una característica de la fricción. Por ejemplo, el uso de los fósforos. • Disminuye la velocidad. Los paracaídas nos sirven de frenos, ya que nos ayudan a detener nuestro movimiento descendente. • Permite pulir superficies. Cuando dos superficies se encuentran en contacto, una sobre otra, se produce un desgaste. Esta ventaja se utiliza al pulir o lijar superficies. • Nos ayuda a movilizarnos. La fricción es la resistencia al deslizamiento que se produce entre dos cuerpos en

contacto. Gracias a esa particularidad, podemos caminar o detenernos. Caminamos debido a que la fricción nos permite apoyarnos sobre el suelo. Sin ella, sería como intentar caminar sobre el aire. Sin fricción cualquier movimiento sería eterno. • Permite el fácil desplazamiento. Reducir la fricción permite desplazarse con mayor facilidad. Un buen ejemplo son los patines. • Permite el sostenimiento de objetos. Esto se observa, por ejemplo, en los cuadros colgados en las paredes. • Permite unir metales. Sin necesidad de soldarlos, podemos unir los metales. Por ejemplo, tuercas, clavos, etc.

La formación de ciclones

88

La Tierra, en general, se observa a una escala en la cual no es perceptible su rotación. En esta escala, la segunda ley de Newton, expresada matemáticamente como → → F = m · a , funciona sin muchas dificultades al ser válida para sistemas de referencia inerciales. Pero para la Tierra, que tiene un movimiento de rotación en escala tal que su movimiento es perceptible, no es válida esta formulación matemática. Cuando se consideran sistemas de referencia no inerciales se deben añadir vectores al diagrama de fuerzas, las llamadas fuerzas ficticias. Las sensaciones que uno percibe al estar dentro de un vehículo, al ser este un sistema de referencia no inercial, son producto de las denominadas

fuerzas ficticias. Este modelo permite amplificar el uso del diagrama de las fuerzas a contextos no inerciales. Uno de estos contextos es el estudio del clima. Cuando se presenta una baja presión atmosférica, las partículas se agrupan en un punto donde la presión es menor. Además, por las fuerzas ficticias, se genera un giro característico dependiendo del hemisferio. En el hemisferio sur los vientos generados son en el sentido de las agujas del reloj, y en el hemisferio norte en el sentido contrario, dando la forma conocida al ciclón. La fuerza ficticia que genera esto es conocida como fuerza de Coriolis, que también está involucrada en la generación de corrientes marinas.

Guía Didáctica del Docente

Fuentes: http://www.math.cmu.edu/~wn0g/Force.pdf y http://fisica.ciencias.uchile.cl/files/apuntes/fisica.pdf

Unidad 2 • Fuerzas

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Profundización didáctica

El uso de ANALOGÍAS en el aula “Es cierto que las analogías nada deciden, pero pueden hacer que uno se sienta más a gusto” Sigmund Freud

◾ Reflexione ¿Utiliza correctamente la transposición didáctica al hacer analogías? ◾ Empatice ¿Aprendería mejor si le explicaran un fenómeno usando analogías? ◾ Decida ¿Le gustaría usar analogías como apoyo al proceso de aprendizaje?

La estructura de la analogía consta de tres elementos: ◾ El tópico o dominio, que consiste en los conocimientos (conceptuales, procedimentales o actitudinales) que se pretende enseñar. ◾ El análogo, es decir, el objeto o concepto central de la analogía.

◾ La trama, que establece las relaciones entre las características o atributos de determinadas partes del análogo y el tópico.

89

Cuando utilice una analogía, debe poner especial cuidado en: ◾ Identificar claramente los atributos al comparar lo conocido (el análogo) con lo que quiere dar a conocer (el tópico), ya que pueden surgir errores conceptuales. ◾ Explicar claramente las limitaciones existentes en la analogía, sin importar cuán simple sea, para que los y las estudiantes no caigan en simplificaciones reduccionistas. ◾ Utilizar un análogo que sea familiar para los y las estudiantes, ya que si el análogo es poco representativo, puede producir una transferencia analógica incorrecta de las características.

Fuentes: Fernández, J. Portela, L. González, B. y Elortegui, N. (2001). Las analogías en aprendizaje de la Física en Secundaria. Actas I Congreso Nacional de Didácticas Específicas, Granada.

Guía Didáctica del Docente

En la vida cotidiana, estamos impregnados de modelos como una vía para entender el mundo que nos rodea. Es por ello que la modelización ha ido en progreso en la enseñanza de las ciencias. Las analogías en la educación no dejan de ser un intento más de modelizar, de acercar el conocimiento científico a los y las estudiantes para lograr su aprendizaje, una herramienta didáctica que busca relacionar conceptos y contenidos abstractos con la realidad concreta aprovechando lo que los y las estudiantes ya conocen para aumentar su potencial imaginativo, su creatividad y, sobre todo, su habilidad para realizar nuevas conexiones entre sus conocimientos.

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Ficha de refuerzo

Lección 1

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2

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno.

Material fotocopiable

1. ¿En cuál de los siguientes casos la fuerza aplicada produce un cambio permanente y en cuál uno momentáneo?

2. Natalia empuja una caja, como se muestra en la siguiente imagen. Dibuja todas las fuerzas que actúan sobre la caja.

90

3. Daniel dibuja las fuerzas que actúan sobre un carro, como se muestra a continuación. → F1

→ F2

→ F3

¿Cuáles de las fuerzas tienen igual dirección?, ¿cuáles igual magnitud?, ¿cuáles igual sentido? 4. Marcelo realiza un gráfico en su cuaderno sobre la variación de la longitud de un resorte en función de la fuerza aplicada sobre él, pero olvidó anotar el valor de una de las fuerzas. Sin embargo, si el resorte cumple con la ley de Hooke, ¿cuál es el valor de F? Fuerza (N) 4 F 0

9

12 Elongación (cm)

5. Amelia midió la elongación de un resorte al aplicarle una fuerza de 3 N, obteniendo un valor de 12 cm. Si el resorte cumple con la ley de Hooke, ¿cómo se puede saber su elongación al aplicarle una fuerza de 4 N? Explica. Nombre:

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Ficha de ampliación

Lección 1

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2

1. Rodrigo afirma que, si un cuerpo no recupera su forma mientras una fuerza sigue actuando, no podrá hacerlo cuando la fuerza deje de actuar. ¿Es correcta su afirmación? De no ser así, corrígela. 2. Pon un libro sobre la mesa: ¿qué fuerzas actúan sobre el libro? Luego, empuja el libro con tu mano: ¿qué fuerzas actúan en este caso sobre el libro? Elabora un diagrama de cuerpo libre para ambas situaciones. 3. Cuando dos amigos juegan a tirar una cuerda para ver quién mueve al otro, ambos aplican una fuerza sobre la cuerda. ¿Qué características tienen estas fuerzas en relación con su dirección y su sentido? 4. Cecilia midió la variación de la elongación de un resorte al ser sometido a diferentes fuerzas y con los datos obtenidos realizó el siguiente gráfico: Fuerza (N)

Material fotocopiable

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno.

4 91

3 2 1

0 1

2

3

4

∆x (cm)

Si el resorte cumple con la ley de Hooke, ¿cuál es el valor de la constante de elasticidad del resorte? 5. En un laboratorio se midió la elongación de un resorte al aplicarle diferentes fuerzas y los datos se registraron en la siguiente tabla: Fuerza neta (N)

2

3

4

Elongación (cm)

6

7

12

¿Cumplen con la ley de Hooke las medidas registradas? De no estar correctas, ¿a qué crees que se debe?

Nombre:

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Ficha de refuerzo

Lección 2

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2

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades. 1. Sebastián empuja un coche de 10 kg, con una fuerza de 5 N: ¿cuál es el módulo de la aceleración que experimenta el coche?

Material fotocopiable

2. Marcelo empuja un macetero de 15 kg con una fuerza de 50 N: ¿con qué aceleración se moverá el macetero si la fuerza de roce que se opone al movimiento es de 15 N?

3. Si sobre tu mesa dejas un libro de 50 g: ¿qué valor tendrá la fuerza normal que la mesa aplica sobre tu libro? Considera g =9,8 m/s2.

92

4. Soledad empuja una cajonera de 20 kg, con una fuerza de 60 N. Si logra moverla con una aceleración de 2 m/s2, ¿cuál es el valor de la fuerza de roce?

5. Un mueble de 100 kg es empujado horizontalmente sobre una superficie horizontal, de manera que se desplaza aumentando su velocidad. Si la diferencia entre la fuerza de roce y la fuerza que empuja al mueble es de 100 N, ¿cuál será la aceleración que adquiere el mueble?

6. Elabora un organizador gráfico que señale las características de las leyes de Newton. Para ello, completa la siguiente tabla. 1° Ley de Newton

2° Ley de Newton

3° Ley de Newton

Características Ejemplo

Nombre:

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Ficha de ampliación

Lección 2

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2

Para reforzar los aprendizajes de la lección, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno. 1. Sobre tres cajas se aplican las fuerzas que se muestran en la imagen: ¿en qué caso la caja se moverá hacia la derecha con una aceleración de 2 m/s2? Considera que cada caja tiene una masa de 10 kg. A

10 N

30 N

B

10 N

30 N

B

30 N

2. Un nadador de 60 kg, al llegar a un extremo de la piscina, empuja con sus piernas la pared de esta. A partir de esta situación, responde: a. ¿Cómo se explica que al empujar la pared de la piscina el nadador pueda impulsarse hacia adelante? b. ¿Qué fuerza actúa en contra del movimiento del nadador? c. Si el nadador empuja la pared de la piscina con una fuerza de 75 N y la fuerza que se opone al movimiento es de 35 N, ¿con qué aceleración se desplazará? 3. Juan ubica un cubo de 3 kg, de tres formas distintas, como se muestra en el diagrama. ¿En qué caso la fuerza normal será mayor y en cuál menor? Justifica.

A

B

Material fotocopiable

30 N

93

C

4. Joaquín tiene que empujar una caja de 100 kg de masa por el patio de su colegio: ¿con que fuerza deberá empujarla para que se desplace, si el coeficiente de roce e = 0,25? 5. Andrés se ubica sobre una patineta frente a un muro, aplicando con sus manos una fuerza de 85 N sobre él. ¿Qué aceleración adquirirá Andrés luego de empujar el muro? Considera que la masa de Andrés es de 60 kg. 6. Elabora un organizador gráfico que relacione los aprendizajes de la lección 2, considerando contenidos, habilidades y actitudes.

Nombre:

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Desafío complejo Objetivo: Determinar la constante de elasticidad de un resorte usando diferentes modelos.

Habilidades: Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en conceptos y modelos teóricos del nivel.

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2

Actitudes: Valora la perseverancia, el rigor, la flexibilidad y la originalidad al desarrollar las actividades de la unidad.

¿Podemos modelar los fenómenos naturales de varias formas? Material fotocopiable

INICIO

94

Lean atentamente la siguiente situación. Fernanda necesita calcular la fuerza que necesita aplicar para estirar 1cm un resorte, pero no conoce la constante de elasticidad del resorte. ¿Cómo podrías determinar esta constante? DESARROLLO Realicen la siguiente actividad, que les permitirá responder la pregunta inicial. Reúnanse en grupos de tres integrantes y consigan los siguientes materiales: un resorte, masas de diferentes medidas, un soporte para el resorte, un cronómetro y una regla. Método 1 1. Cuelguen el resorte en el soporte y midan su longitud inicial sin haber colgado ninguna de las masas en él. Luego, cuelguen una de las masas en el resorte y midan su longitud mientras la masa está colgada. 2. Vuelvan a realizar este procedimiento usando diferentes masas y registren los datos en una tabla. Determinen la variación de la longitud del resorte, que corresponde al largo final menos el largo inicial. Además, calculen la fuerza aplicada por la masa colgada en el resorte, usando g = 9,8 m/s2. 3. Realicen un gráfico de fuerza en función de la elongación y determinen su pendiente. Método 2 1. Cuelguen el resorte en el soporte y una de las masas en su extremo. Registren la medida de la masa. 2. Estiren el resorte a una cierta amplitud y mídanla. Luego, suelten el resorte y midan su período de oscilación. Midan varios ciclos y luego dividan

el valor en el número de ciclos, para que su valor sea más exacto. 3. Repitan el procedimiento para diferentes masas. Grafiquen el período al cuadrado (T2) en función de la masa. Determinen la pendiente del gráfico. CIERRE A partir de la actividad experimental y lo aprendido en la lección, respondan las siguientes preguntas. a. En el caso del método 1, la ecuación que modela el fenómeno es F = k · ∆x y en el método 2 4π2 m ¿Qué representa la pendiente de es T2 = ___ k cada uno de los gráficos realizados? b. ¿El valor de la constante de elasticidad obtenido con ambos métodos es el mismo? Si hubiesen diferencias, ¿a qué creen que se deben? c. ¿Qué etapas de la obtención de datos mejorarían para que sus datos fuesen más precisos? ¿Qué modificarían? d. ¿Existe solo una forma de modelar los fenómenos naturales? Expliquen. e. ¿Es importante ser riguroso al realizar este tipo de actividades? ¿Por qué? f. Qué otros fenómenos podrían observar para estudiar la ley de Hooke?

Nombre:

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Desafío complejo Objetivo: Diseñar situaciones experimentales para demostrar los principios de Newton.

Habilidades: Comprender las limitaciones y la utilidad de modelos y teorías como representaciones científicas de la realidad, que permiten dar respuesta a diversos fenómenos o situaciones problema.

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2

Actitudes: Demostrar interés, curiosidad, rigor y perseverancia.

¿Los principios de Newton explican los trucos de magia? Lee atentamente la siguiente situación. Un mago realiza muchos trucos en los que están involucrados infinidad de conceptos físicos, entre ellos los principios de Newton. ¿Podrías demostrar que un truco de magia se explica a partir de la física? DESARROLLO Realicen la siguiente actividad experimental, que les permitirá evidenciar algunos de los fenómenos que te ayudarán a responder la pregunta planteada al inicio. Reúnanse en grupos de cinco integrantes y revisen en Internet algunos trucos de magia. 1. Identifiquen un truco de magia que puedan explicar a partir de algún principio de Newton. 2. Reúnan los materiales necesarios para replicar el truco. 3. Planifiquen un procedimiento para replicar el truco escogido, indicando lo siguiente: • Los pasos que seguirán. • Las características que deben tener los materiales. • El montaje que deben realizar. • Consideraciones que deben tener al realizar el truco. 4. 4. Realicen el truco de magia, pueden usar la cámara de un celular para grabarlo y luego analizarlo. Si es necesario, repitan el procedimiento hasta obtener el resultado esperado. 5. Diseñen un póster en que deben incluir lo siguiente:

• Título del truco: debe ser llamativo e interesante. • Imágenes del truco: ya sean fotos o dibujos. • Explicación del truco a partir de uno o más de los principios de Newton. 6. Organícense para realizar una presentación del truco de magia en el patio del colegio, con el fin de explicárselo a otros estudiantes del establecimiento. Haga énfasis en la explicación física del truco.

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INICIO

95

CIERRE A partir de la actividad experimental y lo aprendido en la lección, respondan las siguientes preguntas. a. ¿Cuál o cuáles de los principios de Newton están presentes en el truco de magia escogido? Explica. b. ¿Otras leyes de la física pueden explicar lo sucedido en otros trucos de magia?, ¿cuáles? c. En relación con el trabajo de exposición del truco de magia a los demás compañeros del colegio, ¿qué fue lo que les produjo más dificultad al explicar el fenómeno? ¿Qué aspectos creen que podrían mejorar para futuros trabajos de este tipo? d. ¿Qué fue lo que más les llamó la atención al desarrollar la actividad?

Nombre:

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Evaluación de la unidad I. Selección múltiple

1 Un cuerpo se encuentra inmóvil en un plano inclinado, tal como muestra la siguiente imagen:

3 3. ¿En cuál de las siguientes situaciones se producirá una deformación permanente? A. Al aplastar un globo inflado. B. Al estirar suavemente un elástico. C. Al comprimir un resorte. D. Al presionar un trozo de greda. E. Al apretar una pelota de goma.

Material fotocopiable

4 Gabriel necesita encontrar un material que,

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¿Cuál o cuáles de las siguientes fuerzas actúan? I. El peso. II. La normal. III. La fuerza de roce estático. A. Solo I. B. Solo I y II. C. Solo I y III. D. Solo II y III. E. I, II y III.

2 ¿Qué fuerza permite que el columpio de la

Guía Didáctica del Docente

imagen permanezca a una cierta distancia del suelo?

A. La tensión. B. El peso. C. El roce cinético. D. La normal. E. El roce estático.

al aplicarle una fuerza, sufra una deformación momentánea. ¿Qué puede utilizar? A. Un alambre de cobre. B. Plastilina. C. Un elástico de billetes. D. Un papel. E. Un plumón de pizarra.

5 Dos amigos quieren construir un dina-

mómetro utilizando un resorte, ¿qué características debería tener este resorte?

I. Que al disminuir su longitud no se evidencie el efecto de la fuerza restauradora. II. Que al aumentar su longitud se observe la acción de la fuerza restauradora. III. Que al disminuir su longitud se manifieste la fuerza restauradora. A. Solo I. B. Solo II. C. Solo III. D. Solo II y III. E. I, II y III.

6 ¿En cuál de las siguientes situaciones actúa la fuerza de roce cinético?

A. Cuando un libro está sobre una mesa. B. Cuando se empuja una caja sin moverla. C. Cuando se cuelga un cuadro en la pared. D. Cuando un mueble se desliza por una alfombra. E. Cuando un auto está detenido en un semáforo.

Unidad 2 • Fuerzas

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ple con la ley de Hooke. Javiera le cuelga una masa de 250 g y se estira 2 cm: ¿cuál será su estiramiento si cuelga una masa de 100 g? Considera g = 10 m/s2.

diantes realiza la comprobación de la ley de Hooke, usando un resorte y colgando en él masas de diferentes valores. A partir de los datos obtenidos, construyeron el siguiente gráfico: Fuerza (N) 40 30

Fuerza neta

Elongación (cm)

10

2,5

x

5

30

y

40

10

D. x = 7,5; y = 20 E. x = 20; y = 20

10 La velocidad de un automóvil con respecto

a un bus es de −20 km/h. Si la velocidad del bus con respecto a un observador que se encuentra en reposo a la orilla del camino es de 60 km/h, ¿cuál es la velocidad del automóvil con respecto al observador? A. −40 km/h B. −20 km/h C. 40 km/h

97

D. 80 km/h E. 20 km/h

11 8. Marcelo escribe el siguiente texto en su cuaderno:

10 4

8

12 16

∆x (cm)

Si el resorte cumple con la ley de Hooke, ¿cuál es el valor de la constante de elasticidad del resorte?

Un cuerpo permanecerá moviéndose a velocidad constante si no actúan fuerzas exteriores. ¿Qué título debería ponerle Marcelo al texto? A. El principio de acción y reacción. B. La fuerza de gravedad. C. El segundo principio de Newton. D. El principio de inercia. E. El roce cinético.

Guía Didáctica del Docente

20

A. 10 N/cm B. 4 N/cm C. 2,5 N/cm D. 0,4 N/cm E. 0,6 N/cm

rimento, en el que aplicaron diferentes fuerzas sobre un resorte y midieron su estiramiento en cada caso, registrando los datos en la siguiente tabla:

A. x = 20; y = 7,5 B. x = 15; y = 7,5 C. x = 7,5; y = 7,5

8 En una clase de Física un grupo de estu-

0

9 Un grupo de estudiantes realizó un expe-

Si el resorte cumple con la ley de Hooke y se encuentra en su rango de elasticidad, ¿cuáles son los valores que faltan en la tabla?

A. 0,8 cm B. 1,25 cm C. 1,6 cm D. 2,5 cm E. 4 cm

2

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7 El resorte que se muestra en la imagen cum-

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Física • 2.º medio

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Solucionario

Guía Didáctica del Docente

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Inicio de unidad (P. 75) 1. Por ejemplo: Que todos los deportistas se encuentran aplicando las fuerzas. 2. Porque las fuerzas se aplican cuando dos o más cuerpos interactúan entre sí, por ello, se dice que la fuerza “no se tiene”. Inicio de unidad (P. 76 y 77) Respuestas variadas. Lección 1: Comprendiendo las fuerzas y sus efectos Tema 1: Características generales de las fuerzas Indaguemos (P. 82) a. Al manipular el elástico, este se estira. Luego, vuelve a su forma original. b. Se deforma completamente cuando se manipula. c. Para manipular cada material, se deben aplicar fuerzas. d. Por ejemplo: Realizamos el procedimiento de forma ordenada y responsable para analizar correctamente las características de cada suceso. e. Hubiera tenido un resultado similar al del elástico, ya que la pelota de goma recupera su forma original luego de apretarla. Reflexiono sobre la fuerza neta (P. 85) 1. Ganó el equipo de la derecha. 2. Que todos se muevan hacia la derecha. Tema 2: Identificando las fuerzas en la vida cotidiana Indaguemos (P. 86) a. Algunos conceptos son: aceleración de gravedad, fuerza de gravedad, desplazamiento. b. Por ejemplo: Sí, ya que los resortes tiene la capacidad de estirarse cuando se les aplica una fuerza. c. A mayor masa, mayor es la elongación del resorte. d. La fuerza de gravedad. e. Recupera su forma original, debido a las propiedades del material. f. Por ejemplo: Utilizar masas graduadas y medir el largo del resorte para establecer cuál es la elongación de él de a cuerdo a la magnitud de la masa colgada. Aplico los tipos de fuerzas (P. 87) → 1. p→ = –8 N; T = 8 N → 2. F N = 0. Significa que la lámpara se encuentra en reposo. 3. Por ejemplo: Analizando la información y aplicando los modelos matemáticos. Trabajando de manera ordenada.

Desarrollo de estrategias (P. 88) Frc = 136 N A poner en práctica (P. 90 y 91) a. Gráfico fuerza-elongación

Fuerza (N)

Del Texto del estudiante

0

Elongación (m)

b. Esta respuesta depende de los materiales y valores utilizados. Se determina utilizando la ley de Hooke. c. Esta respuesta depende de los materiales y valores utilizados. d. La fuerza es directamente proporcional a la elongación. e. Representa el valor de la constante de elasticidad del resorte utilizado. f. Sí, ya que el resorte cumple con la ley de Hooke. g. Esta respuesta depende de la hipótesis planteada. h. Algunos errores de procedimiento comunes: errores de medición, errores de registro y errores de cálculo. i. Las evidencias son fundamentales al momento de validar una ley. Estas dan cuenta de la veracidad y predictibilidad del modelo matemático asociado a ella. Elaboremos un diagrama de cuerpo libre (P. 92) N FR

F

P Que el carro se mueva hacia la derecha. Integro lo que aprendí (94 y 95) 1. Normal Fuerza aplicada Fuerza de roce Peso 2. Solo la dirección. 3. a. FN = 5N. b. Que el objeto se mueva hacia la derecha. c. Actúan las fuerzas peso y normal. Sin embargo, al tener la misma magnitud pero sentidos opuestos, mantienen en equilibrio vertical al cuerpo.

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Peso Tensión Tipos

Normal Fuerza roce

Fuerza

Fuerza restauradora Representación

Ley de Hooke

Vectorial Cambios en la forma

Efectos

Cambios en el estado del movimiento

Lección 2: Explicando las leyes de Newton Tema 1: Estableciendo la primera ley de Newton Indaguemos (P. 98) a. Movimiento, peso, fuerza, roce, aceleración de gravedad. b. Dos respuestas probables a esta pregunta son: • Que la moneda se quede en su lugar. • Que la moneda salga disparada junto con el naipe. c. La fuerza de roce entre el naipe y la moneda no logró cambiar el estado de la moneda, por lo que esta cayó producto de la gravedad. d. Por ejemplo: Cuando frena un auto y los cuerpos siguen en su estado de movimiento. e. Por ejemplo: ¿Qué ocurre con el estado de movimiento de la moneda cuando se saca repentinamente el naipe que la sostiene? Identifiquemos las características de la inercia (P. 99) a. El padre, ya que posee más masa. b. Experimentan la inercia cuya tendencia es mantener su estado de reposo. c. Los cuerpos experimentan un movimiento hacia atrás producto de la aceleración del bus. d. Por ejemplo: Los postulados científicos pueden ser revolucionarios para la época. El postulado se puede aplicar en la actualidad, ya que se cumple para todas las situaciones, por ello se dice que es una ley científica. Indaguemos (P. 100) a. MRUA, ya que parte desde el reposo aumentando su velocidad. b. A mayor masa (de las piedras), mayor es la diferencia de velocidad del auto.

c. La fuerza que provoca el movimiento del auto es la tensión. d. Por ejemplo: Trabajar ordenadamente y manipular con precaución todos los materiales para que la experiencia se desarrolle de la manera correcta. e. El auto hubiera alcanzado una gran velocidad, provocando un colapso en el montaje. Por ello, es importante respetar medidas para asegurar la seguridad de la experiencia. Desarrollo de estrategias (P. 103) 1. mA = 13 kg; FA = 123,5 N; FB = 66,5 N 2 2. a. a = 6 m/s 1. b. Bloque 1: F = 6 N; bloque 2: F= 42 N; bloque 3: F = 12 N. c. La tensión de la cuerda es 6 N. Indaguemos (P. 104) 1. Respuestas variadas. 2. Si bien, por acción y reacción la fuerza que aplica el burro a la carreta es igual en magnitud y dirección pero con sentido contrario a la que la carreta le aplica al burro, la carreta logra moverse debido a que posee ruedas y su fuerza resultante es distinta de cero. 3. En cualquier situación en la que un cuerpo aplique fuerza sobre otro. Por ejemplo: cuando se golpea una pelota con el pie o cuando se mueve una caja. 4. Por ejemplo: Si las fuerzas de acción y reacción son de la misma magnitud, ¿qué ocurre con el movimiento de los cuerpos donde están presentes? Aplico la tercera ley de Newton (P. 105) El burro de la paradoja se equivocó porque consideró que las fuerzas se anulaban. La tercera ley de Newton se aplica sobre cuerpos diferentes, por esta razón, estas fuerzas no se anulan. Integro lo que aprendí (P. 108 y 109) 1. –1,5 m/s2 2. Cuando Paz aplica una fuerza f sobre una caja de masa m, la aceleración del cuerpo es a = F/m. Si se duplica la fuerza, también se duplica la aceleración, ya que a = 2F/m. 3. Respuestas variadas. Por ejemplo: Primera ley de Newton. Ejemplo: La carga mal instalada sobre la parrilla de un auto. Fundamento: Cada vez que el auto acelere o frene, la carga experimentará la inercia. Es decir, se moverá hacia adelante si frena y se moverá hacia atrás cuando acelere. Segunda ley de Newton. Ejemplo: La fuerza que se debe implementar para acelerar un carro de bomberos cuando este disminuye a la mitad su masa por la pérdida del agua. Fundamento: Para aplicar la misma fuerza sobre el

2

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unid

4. a. Aproximadamente 35 N. b. Aproximadamente 5 N. 5. a. La caja no se moverá, debido a que la fuerza de roce estático máximo es mayor que la fuerza aplicada. b. La fuerza de roce estático máximo es 274,4 N. 6.

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Solucionario carro, al disminuir a la mitad la masa, la aceleración debe aumentar al doble. Tercera ley de Newton. Ejemplo: Pegarle a una pelota. Fundamento: La fuerza que aplica el pie sobre la pelota es la misma que la pelota ejerce sobre el pie pero en sentido contrario. 4. a. Por ejemplo: Es muy importante utilizar el cinturón de seguridad, ya que este evita que los cuerpos salgan eyectados del auto producto de la inercia. b. La primera ley de Newton se observa cuando los pasajeros de un automóvil tienden a mantener la velocidad del vehículo cuando este frena bruscamente. La segunda ley se aprecia cuando el pasajero percibe una fuerza proporcional a la desaceleración que experimenta el auto. La tercera ley de Newton se aplica cuando el cinturón ejerce una fuerza sobre el pasajero que es igual a la del pasajero sobre el cinturón pero en sentido contrario. Evaluación final (P. 114 a 117) 1. a. Normal

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2.

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3.

4. 5.

Peso (atleta + pesas) b. Fuerza de roce estático, ya que no hay movimiento. c. La fuerza neta es 0, ya que las fuerzas están equilibradas y no hay movimiento. a. a = 10 m/s2 b. La tercera ley de Newton cuando Susana se impulsa con el muro, ya que le aplica una fuerza que es de igual magnitud que la que la muralla le aplica a ella, lo que permite su movimiento; y la segunda ley de Newton producto de la aceleración que experimenta al impulsarse con la fuerza que ejerce sobre el muro. c. Debería considerar utilizar casco, rodilleras y coderas, además de moverse con precaución. Es correcto, ya que de acuerdo a la tercera ley de Newton, la Tierra atrae a José con una fuerza que es de igual magnitud pero en sentido contrario a la fuerza que aplica José sobre ella. p→ = –680 N. a. p→ = –580 N. → b. T = 290 N. c. Existe la fuerza de roce estático entre las manos del gimnasta y las argollas.

6. a.

La fuerza neta es cero. Esto provoca que la cuerda se encuentre en reposo. b. Los niños saldrían expulsados hacia atrás producto de la inercia. 7. R. Fuerza normal; M: Fuera de roce estático; Q: Peso. 8. a. En el caso 2 la mesa acelerará más. En el caso 1 la mesa no acelerará. b. En el primer caso, la mesa no se moverá: en el segundo caso, la mesa se moverá hacia la derecha; en el tercer caso, la mesa se moverá en diagonal (en dirección a su vértice superior izquierdo). 9. La afirmación de Juan es incorrecta ya que las fuerzas de acción y reacción no se anulan debido a que actúan en cuerpos diferentes.

De la guía didáctica Actividad complementaria (P. 79) a. Algunos conceptos necesarios son el de fuerza, el de elasticidad y el de flexibilidad. b. Para fuerzas de baja magnitud, todos los materiales experimentaron deformaciones momentáneas. c. El palito de helado debería experimentar primero una deformación permanente (más precisamente una ruptura). d. La capacidad que tiene un material para experimentar una deformación elástica se relaciona con la energía potencial elástica que enlaza a sus moléculas. e. Respuestas variadas. Actividad complementaria (P. 80) a. Al enrollar el alambre, este se convirtió en un resorte. b. Debido a que el resorte sobrepasó su límite de elasticidad. Dependiendo de la magnitud de la fuerza, este hecho puede suceder con todos los resortes. c. Respuestas variadas. Ficha de refuerzo (P. 90) 1. En la lata la deformación es permanente, en el globo es momentánea. → 2. N →

FR

→

F →

P

3. F1 y F2 tienen igual dirección, F1, F2 y F3 tienen igual magnitud y todas tienen diferentes sentidos. 4. El valor de la fuerza F es 3 N. 5. La elongación del resorte al aplicarle una fuerza de 4 N es de 16 cm.

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unid →

N

→

F

En el caso de que el estudiante empuje el libro hacia la derecha, el diagrama de cuerpo libre cuando se empuja el libro es: Fuerza de roce

Normal

Fuerza ejercida por la persona

Peso

3. En esta situación ambas fuerzas tienen la misma dirección, pero sentidos opuestos. 4. El valor de la constante de elasticidad del resorte es 1 N/cm. 5. El resorte no cumple con la ley de Hooke, ya que entre los datos no hay una relación lineal. Sus estudiantes pueden mencionar que esto se puede deber a que el resorte ha sobrepasado su límite de elasticidad, a que no cumple la ley de Hooke o a errores en las mediciones. Ficha de refuerzo (P. 92) 1. El módulo de la aceleración que experimenta el coche es de 0,5 m/s2. 2. El módulo de la aceleración con que se moverá el macetero es de aproximadamente 2,3 m/s2. 3. El valor de la fuerza normal será de 0,49 N. 4. La fuerza de roce que se opone al movimiento de la cajonera es de −20 N, considerando positivo el sentido del movimiento. 5. La aceleración que adquiere el mueble es de 1 m/s2. 6. 1° ley de Newton Un cuerpo permanecerá en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si no actúa ninguna fuerza sobre él o si la resultante de las fuerzas que actúan es nula.

Ejemplo: Al estar dentro de un vehículo que se pone en marcha, los pasajeros experimentan un impulso hacia atrás.

2

2° ley de Newton Si sobre un cuerpo actúa una fuerza neta, este adquirirá una aceleración directamente proporcional a la fuerza aplicada, donde la masa del cuerpo es la constante de proporcionalidad.

Ejemplo: Al aumentar la masa de un cuerpo que se desea mover, se deberá aplicar una mayor fuerza.

3° ley de Newton Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, entonces, este último ejercerá una fuerza de igual magnitud sobre A, pero en sentido opuesto.

Ejemplo: Cuando se rema en un bote, cada remo ejerce una fuerza sobre el agua (hacia atrás). Como reacción, el agua empuja el remo hacia adelante, provocando que el bote se mueva.

Ficha de ampliación (P. 93) 1. La caja que se moverá hacia la derecha con una aceleración de 2 m/s2 es la B. 2. a. Lo sucedido se explica por el principio de acción y reacción. b. La fuerza de roce. c. El nadador se desplazará con una aceleración aproximada de 0,7 m/s2. 3. En el caso C es mayor, en el A es menor y en el caso B no existe. 4. La fuerza que debe aplicar Joaquín tiene que ser mayor que 245 N. 5. La aceleración que experimenta Andrés es de aproximadamente 1,4 m/s2. 6. Respuestas variadas. Desafío complejo (P. 94) a. Método 1: La pendiente corresponde al valor de la constante de elasticidad. Método 2: La pendiente corresponde a (4 π2)/k. b. La constante de elasticidad en ambos casos deberían ser iguales. Sin embargo, las posibles diferencias pueden atribuirse a errores en la medición, en los cálculos o a haber sobrepasado el límite de elasticidad del resorte al realizar las mediciones. c. Las respuestas de sus estudiantes serán variadas y dependerán de cómo se haya realizado la actividad. d. En esta experiencia se demuestra que existe más de una forma para modelar el comportamiento de un resorte. e. Es importante, ya que la falta de rigurosidad resta exactitud a las mediciones, con lo que se obtienen resultados que no son fiables. f. Las respuestas de sus estudiantes serán variadas. Podrían mencionar el uso de otros materiales elásticos, por ejemplo, un elástico.

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Ficha de ampliación (P. 91) 1. Es correcta la afirmación para cuerpos que no poseen propiedades elásticas. Sin embargo, sus estudiantes pueden mencionar que cuando una fuerza deja de actuar sobre un material con propiedades elásticas, este recuperará su forma, siempre que no se haya sobrepasado su límite elástico. 2. El diagrama de cuerpo libre cuando el libro está sobre la mesa es:

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Solucionario Desafío complejo (P. 95) a. Las respuestas dependerán de las características del truco escogido por cada grupo. En la explicación sus estudiantes deben demostrar el dominio del principio de Newton involucrado. b. Se dan argumentos válidos para la inclusión de otras leyes y principios físicos. c. Las respuestas dependerán de cada grupo, promueva el análisis de la exposición del truco y de las posibles mejoras. d. Las respuestas dependerán de los intereses de cada estudiante.

Evaluación de la unidad (P. 96 y 97) 1. E 2. A 3. D 4. C 5. D 6. D 7. A 8. C 9. A 10. D 11. E

Notas:

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Notas

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FUERZAS

¿Qué efectos provocan las fuerzas sobre los cuerpos?

¿Cuál de los deportistas tendrá más fuerza?

Yo recuerdo que el profesor de física decía que la fuerza no se tiene.

Entonces, si la fuerza no se tiene ¿cómo pueden levantar esas pesas?

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Actividad individual

1 Si pudieras participar de la conversación, ¿qué aportes realizarías?

2 ¿Por qué crees que el profesor de Ana dice que la fuerza “no se tiene”?

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Evaluación inicial ¿Cómo podemos identificar las fuerzas? Para reconocer las características de las fuerzas y sus efectos, responde las siguientes preguntas a partir de la situación que se muestra en la ilustración.

¿Qué debió hacer la jugadora para saltar?

¿Qué hay que hacer para que la pelota se mueva?

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¿Qué permite que la pelota describa una trayectoria parabólica?

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¿Estarán todos los jugadores sometidos a fuerzas? Fundamenta.

¿Será correcto decir que ambas jugadoras se aplican fuerzas?, ¿por qué?

Propón medidas de seguridad que apunten a evitar conductas de riesgo en este deporte.

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¿Qué aprenderás y descubrirás en la unidad? Te presentamos las principales metas, estrategias y propósitos de la unidad. Luego, propón las metas que te gustaría lograr, las estrategias que emplearías para alcanzarlas y el propósito de estas. Metas

¿Cómo alcanzarlas?

¿Para qué alcanzarlas?

Comprender los efectos que tiene una fuerza neta sobre un objeto, utilizando un diagrama de cuerpo libre.

✓ Realizando actividades prácticas. ✓ Aplicando modelos. ✓ Desarrollando procesos científicos. ✓ Trabajando con precisión. ✓ Realizando diagramas. ✓ Diseñando afiches.

Para perseverar en el trabajo personal, entendiendo que los logros se obtienen por medio de un trabajo riguroso y preciso.

Explicar situaciones cotidianas por medio de las leyes de Newton.

✓ Realizando actividades prácticas. ✓ Aplicando modelos. ✓ Valorando los aportes científicos. ✓ Proponiendo medidas de seguridad. ✓ Escribiendo la letra de una canción.

Para entender que los seres humanos hemos intentado comprender el mundo, considerando las implicancias éticas de los avances científicos y tecnológicos.

Propón tus propias metas para esta unidad.

Establece las estrategias que usarás para el logro de tus metas.

Identifica el propósito de tus metas.

✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

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¿Cómo te gustaría protagonizar tu propio aprendizaje? En esta unidad aprenderás las características de las fuerzas y sus efectos, pero ¿qué te gustaría aprender sobre ellas? ¿Existen situaciones, en las que interactúan las fuerzas, que te parezcan interesantes y te gustaría comprender?

En la unidad anterior aplicaste modelos, interpretaste gráficos sintetizaste contenidos, entre otros acciones. ¿Qué estrategia(s) te gustaría seguir utilizando?, ¿por qué? ¿De qué manera, el uso de estrategias te permite comprender mejor los nuevos aprendizajes?

¿Qué valor tienen los aportes de hombres y mujeres al conocimiento científico?, ¿consideras que estos permiten comprender mejor el mundo que nos rodea?

¿Cómo lograr mis metas? Para que puedas alcanzar tus metas y puedas adquirir los aprendizajes que se trabajarán es esta unidad, te proponemos la estrategia de escribir un glosario temático. Para ello, solicita la ayuda de tu profesor o profesora de Lengua y Literatura para definir, en tres pasos, cómo desarrollarás esta estrategia.

ESTRATEGIA

Escribir un glosario temático Paso 1

Paso 2

Paso 3

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Lección

Comprendiendo las fuerzas y sus efectos Propósito de la lección Las fuerzas están presentes en todas las acciones que realizamos a diario, como cuando pateamos una pelota, aplastamos una lata o empujamos una puerta para abrirla. Ahora bien, ¿qué es una fuerza?, ¿y qué efectos provoca? En esta lección, aprenderás sobre las ca-

Ciencia, tecnología y sociedad

racterísticas generales de las fuerzas y sus efectos, como resultado de su aparición por la interacción entre dos o más cuerpos. Para ello, deberás realizar actividades que te permitirán comprender que los logros personales se obtienen realizando un trabajo riguroso, preciso y ordenado.

CIENCIA en

CHILE

La FUERZA de atracción de los agujeros negros Desde que se sabe que en el universo existen los agujeros negros y que uno de ellos está localizado en el centro de nuestra galaxia, ha sido de gran interés estudiarlos. Ahora bien, ¿qué son los agujeros negros? Un agujero negro es un objeto con una enorme masa concentrada en un lugar pequeño, que posee una fuerza de gravedad muy elevada. ¿Cómo es posible estudiar los agujeros negros? El doctor en Astronomía Ezequiel Treister, académico del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción, señala que estos cuerpos no se pueden observar directamente, sino que solo es posible ver sus constituyentes, y/o los efectos gravitacionales que producen, por medio de telescopios especializados. Haciendo uso de estos instrumentos, el doctor Treister y su equipo han realizado investigaciones relacionadas con el crecimiento de los agujeros negros súper masivos, es decir, de masas muy grandes, y la relación de estos con la formación y evolución de las galaxias. Fuente: http://www.explora.cl (Adaptación)

¿Sabes qué es la fuerza gravitacional? ¿Qué importancia tendrá el estudio de los agujeros negros? ¿Qué efectos crees que puede provocar la elevada fuerza gravitacional que posee un agujero negro?

n

ió ac tiz ca e ab tífi Alf cien

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Ciencia al día

“Levantamiento de pesas” en la NATURALEZA Las hormigas corresponden a una familia de insectos sociales que aparecieron en la Tierra a mediados del período cretácico. Son uno de los grupos de más éxito en el planeta, prosperando en la mayor parte de los ecosistemas terrestres. Se estima que hay entre mil y diez mil billones de hormigas en la Tierra, correspondiendo, aproximadamente, al 15 % de la biomasa de los animales terrestres. Este insecto ha colonizado la mayoría de los ambientes terrestres: los únicos lugares que no poseen hormigas (originarias) son la Antártica y algunas islas. Existen muchas curiosidades respecto de las hormigas. Una de ellas es que algunas especies pueden levantar cerca de 50 veces su propio peso y hasta 30 veces su volumen. Es decir, en relación con su masa y volumen, tienen una gran capacidad para ejercer fuerza. Si un ser humano de 70 kg tuviera la misma capacidad para ejercer fuerza, podría levantar una masa de tres toneladas y media, equivalente a tres automóviles pequeños. Esto convierte a las hormigas en las campeonas olímpicas del levantamiento de pesas en la naturaleza. ¿Qué crees que pasaría si los humanos tuviéramos la capacidad de ejercer tanta fuerza como las hormigas? Si tu tuvieras esta capacidad, ¿cómo la utilizarías?, ¿por qué?

Inicio de la misión Si constantemente estamos sometidos a muchas fuerzas, ¿imaginas cómo sería la vida si no existieran? Para hacerte una idea, observa el video de la Estación Espacial Internacional que se encuentra en tu aula digital. Para ello ingresa el siguiente código 18TF2M081a e identifica las características de la situación que se muestra. En esta lección, tendrás la misión de confeccionar un creativo afiche que muestre un caso hipotético que simule lo que ocurriría si no existieran las fuerzas. Para ello, solicita la ayuda de tu profesor o profesora de Artes Visuales y en conjunto con tu equipo de trabajo planifica el desarrollo de esta misión. Al finalizar el estudio de las fuerzas y sus efectos, expondrás tu afiche al curso.

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Lección 1

Tema 1

Características generales de las fuerzas

¡Qué la fuerza te acompañe! Es una frase que se hizo popular en las películas de ciencia ficción de Star Wars, pero ¿es posible que las fuerzas nos acompañen?, ¿llevamos, acaso, una fuerza con nosotros? Para responder preguntas como esta, en este tema, conocerás las características generales de las fuerzas y sus efectos sobre los cuerpos. Para ello, realizarás diversas actividades que te permitirán trabajar de forma ordenada y rigurosa.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

¿A qué crees que hace referencia la frase “que la fuerza te acompañe”?, ¿cómo definirías el concepto de fuerza?

Actividad grupal

Objetivo: Reconocer y registrar aprendizajes previos.

En parejas, consigan una barrita de plastilina y un elástico (de pelo o de billete). Luego, realicen el siguiente procedimiento:

Habilidad: Analizar y relacionar las características de un suceso.

1. Cada uno de ustedes deberá tomar uno de los ingredientes y manipularlo: estiren y suelten el elástico de billete y amasen la plastilina, por ejemplo. Analicen lo que ocurre con cada uno de los materiales.

Actitud: Manipular materiales en forma precisa, ordenada y segura. Tiempo: 15 minutos.

2. Luego, intercambien los materiales y vuelvan a manipularlos como estimen conveniente. Comparen los resultados obtenidos con ambos materiales. Registren diferencias y similitudes. Finalmente, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué efectos reconocieron al manipular el elástico?, ¿qué características tiene este material?

b. ¿Qué ocurre al manipular la plastilina?, ¿qué características posee este material?

Imágenes del procedimiento de la actividad.

c. ¿Qué hicieron para manipular cada material?, ¿aplicaron una fuerza? Fundamenten.

d. ¿De qué manera realizaron el procedimeinto para el análisis de las evidencias?

e. Si hubieran manipulado una pelota de goma, ¿qué resultados habrían obtenido?

Seguramente notaste en la actividad anterior que, para manipular el elástico o la plastilina, debiste aplicar una fuerza que provocó la deformación (parcial o total) de cada uno de los materiales. Pero, ¿qué es una fuerza?, ¿y qué efectos provoca? 82

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La fuerza es la manifestación de una interacción o acción mutua entre dos o más cuerpos. Esta no es una propiedad intrínseca de ellos, ya que un cuerpo no posee fuerza por sí solo. Generalmente, reconocemos una determinada fuerza por los efectos que puede ocasionar, como veremos a continuación. Cambios en la forma

Los cambios en la forma de un cuerpo originados por una fuerza pueden ser clasificados en no permanentes, si la forma del objeto vuelve a su estado original cuando la fuerza deja de actuar (lo que se representa en la primera imagen mediante la fuerza que se ejerce sobre el elástico); y en permanentes, si la alteración en la forma del objeto se mantiene una vez desaparecida la fuerza (lo que se observa en la imagen, cuando la fuerza que aplica la mano sobre la arcilla deja una impresión permanente en ella). ¿Qué otros ejemplos puedes mencionar de este tipo de efectos de la fuerza? Deformación no permanente.

Deformación permanente.

Cambios en el estado del movimiento

Dependiendo de la manera en que una fuerza es aplicada sobre un cuerpo, esta puede ocasionar los siguientes efectos en su estado de movimiento.

F

F

v F

v

v

Cuando una determinada fuerza actúa a favor del movimiento de un cuerpo, producirá en este un incremento de su rapidez.

Si una fuerza actúa en sentido contrario al movimiento de un cuerpo, puede producir sobre este una disminución de su rapidez.

Cuando la fuerza actúa en una dirección diferente a aquella en la que se mueve el objeto, provoca cambios en la dirección de su movimiento.

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Lección 1

Tirar la cuerda debe ser el juego más popular a la hora de aplicar fuerzas. La idea de este es enfrentar a dos equipos y poner a prueba su fuerza uno contra otro, pero ¿qué debe ocurrir para que un equipo gane?

¿Qué ocurre si todos los niños tiran la cuerda con la misma fuerza?

Importante

Representación de las fuerzas

→

Tal como se puede inferir de la imagen, cuando aplicamos una fuerza (F ), debemos considerar el sentido en que la aplicamos para obtener los efectos que deseamos. Por esta razón, las fuerzas se representan mediante vectores los cuales indican lo siguiente: Sentido

→

F

Dirección

La unidad en la que se mide el módulo de una fuerza en el Sistema Internacional es el newton, llamado así en honor al físico y matemático inglés Isaac Newton. Un newton representa la fuerza necesaria para cambiar, en un segundo, la rapidez de un cuerpo de 1 kg de masa en 1 m/s. Esta unidad equivale a: 1 kg ‧ m 1 newton = 1 N = ________ s2

Magnitud

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¿Cuántas fuerzas se están aplicando en la cuerda?

Fuerza neta Cuando las fuerzas se ejercen en conjunto, es como si hubiese una sola fuerza → actuando. Esta fuerza resultante recibe el nombre de fuerza neta (F neta). Para determinar la fuerza neta sobre un cuerpo, se debe obtener la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre él.

¿Importa el sentido en el que cada niño aplica la fuerza? Fundamenta.

Supongamos que los niños de la imagen, aplican las siguientes fuerzas: → F 1 = –4 N

→ F 3 = –1 N

→ F 2 = –2,5 N

→ F4 =2N → F5 =1N

→ F6 =5N

En este caso, la fuerza neta será: →

F neta = –4 N – 2,5 N + 1 N + 1 N + 2 N + 5 N = 0,5 N Actividad individual

Reflexiono sobre la fuerza neta 1. Según el resultado de la fuerza neta del ejemplo anterior, ¿qué equipo ganó? 2. ¿Qué efecto provocó este resultado? Señala las características. Física • 2.° Medio

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Lección 1

Tema 2

Identificando las fuerzas en la vida cotidiana

Ten por seguro que, en este momento, sobre ti se ejercen a lo menos dos fuerzas. ¿Podrías identificar cuáles son?

¿Qué fuerzas conoces?

En este tema, estudiaremos las principales fuerzas que actúan en nuestro entorno. Para ello, ejecutarás diversas actividades prácticas que te permitirán lograr exitosamente el aprendizaje de conceptos, realizando efectivamente sus procedimientos.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

Objetivo: Descubrir la relación entre la masa y la elongación de un resorte. Habilidad: Observar y relacionar variables. Actitud: Ejecutar correctamente un procedimiento. Tiempo: 20 minutos.

Actividad grupal

En grupos de tres o cuatro integrantes, consigan un resorte, un soporte universal y un par de masas de diferente magnitud. Luego, realicen el siguiente procedimiento: 1. Anclen uno de los extremos del resorte al soporte universal, tal como se muestra en la imagen del costado. Luego, suspendan de él la masa de menor magnitud. Observen lo que ocurre con el resorte. ¿Qué creen que ocurra al cambiar la masa? 2. Repitan el procedimiento, pero esta vez utilicen la masa de mayor magnitud. Observen lo que sucede con el resorte. Luego, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué conceptos ya estudiados piensan que están presentes en la actividad? Escríbanlos. b. ¿Ocurrió aquello que esperaban?, ¿por qué? c. ¿Cómo se relaciona la elongación del resorte con la magnitud de la masa que se suspendió de él? Expliquen. d. ¿Qué fuerza actúa sobre el sistema masa-resorte? e. ¿Qué pasa con el resorte cuando se deja de aplicar la fuerza?, ¿a qué creen que se debe? f. ¿De qué manera podrían mejorar el procedimiento para obtener resultados más precisos? Propongan un procedimiento alternativo.

Imagen del montaje de la actividad.

Tal como experimentaste en la actividad anterior, el resorte se estira debido a la fuerza que ejerce cada masa sobre él. ¿Qué nombre recibe esta fuerza? A continuación, te invitamos a estudiar los diversos tipos de fuerzas que podemos encontrar en nuestro entorno. 86

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→

La fuerza de atracción gravitacional o peso (P )

Es la fuerza de atracción gravitacional que ejerce un cuerpo celeste sobre cualquier otro cuerpo cercano a su superficie. En la Tierra, los cuerpos caen debido a esta atracción con una aceleración igual a la aceleración de gravedad. Esta fuerza apunta hacia el centro de la Tierra y su magnitud es proporcional a la masa del cuerpo y se calcula multiplicando la masa por la aceleración de gravedad. →

P = m ‧ g→

Peso del cuerpo →

Aceleración de gravedad

Masa del cuerpo

La fuerza normal (N )

Cuando nos encontramos de pie, acostados o sentados sobre una superficie, ¿qué impide que la fuerza de gravedad nos lleve hacia el centro de la Tierra? La fuerza que actúa en este caso es la denominada fuerza normal. Esta corresponde a la fuerza que toda superficie ejerce sobre un cuerpo que se encuentra apoyado en ella, y su dirección es siempre perpendicular a la superficie, de allí su nombre (normal =perpendicular).

__› N

__› N

__›

N

Cuando la superficie es horizontal, la fuerza normal tiene la misma magnitud y dirección que el peso, pero sus sentidos son opuestos.

Si la superficie de apoyo está inclinada, la dirección del peso y la normal son diferentes. Además, la magnitud de la fuerza normal es menor que la del peso.

Cuando la superficie es vertical, la fuerza normal tiene la misma magnitud que la fuerza aplicada, en forma perpendicular a la superficie.

→

La tensión (T )

Cuando las fuerzas se transmiten a través de cuerdas, cables y estructuras de diferente tipo, entonces estamos en presencia de las denominadas fuerzas de tensión. Por ejemplo, la cuerda que sostiene una lámpara colgante está sometida a una tensión, cuya magnitud es igual, en este caso, al peso de la lámpara. Actividad individual

Aplico los tipos de fuerzas Si la lámpara de la imagen del costado tiene una masa de 0,8 kg: 1. ¿Cuál es el valor del peso de la lámpara?, ¿cuál es el valor de la tensión?

__›

T

2. ¿Cuál es la fuerza neta sobre la lámpara?, ¿qué significa este resultado? 3. ¿De qué manera buscaste la solución de las preguntas anteriores?, ¿qué estrategias empleaste?

__›

P

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Lección 1 →

La fuerza de roce por deslizamiento (F r)

Es la fuerza que se opone al movimiento y surge por las imperfecciones → de las superficies en contacto. Hay dos tipos, el roce estático (F re), que es la oposición al movimiento antes de que se produzca y el cinético → (F rc), que es la oposición cuando el cuerpo ya está en movimiento. El roce estático máximo siempre es mayor cuando el cuerpo está en reposo que cuando está en movimiento. Estas fuerzas se calculan multiplicando la fuerza normal sobre el cuerpo por un coeficiente de roce (µ) que depende de las características de las superficies en contacto. Fuerza de roce estático máximo

Fre = µe · N

Fuerza de roce cinético

Fuerza normal

Coeficiente de roce estático

Frc = µc · N

Fuerza normal

Coeficiente de roce cinético

RDC Desarrollo de estrategias Aprendiendo a aplicar modelos para determinar la fuerza de roce. Situación problema Juan desea mover una caja de 60 kg, para lo cual, la desliza sobre una superficie horizontal, tal como muestra la imagen. Si se considera que el coeficiente de roce cinético es 0,18, ¿cuál es el valor de la fuerza de roce cinético? PASO 1 Identifico la incógnita

Se desea determinar el valor de la fuerza de roce cinético Frc PASO 2 Registro los datos

µc= 0,18

m = 60 kg PASO 3 Aplico los modelos

La fuerza de roce cinético se determina: Frc = N · µc En este caso, el valor de la normal es igual al valor del peso, por lo tanto: N = P = m · g = 60 kg · 10 m/s2 = 600 N De esta manera: Frc = 600 N · 0,18 = 108 N

PASO 4 Escribo la respuesta

La fuerza de roce cinético entre la superficie y la caja es de 108 N. PASO 5 Aplico lo aprendido

Fernando desea mover una caja de 40 kg de masa sobre una superficie horizontal. Si el coeficiente de roce estático máximo entre la caja y el piso es 0,34, ¿cuál es el valor de la fuerza de roce?

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La fuerza elástica y ley de Hooke Supongamos un resorte al cual se le cuelgan diferentes masas. Tal como se puede apreciar en la siguiente ilustración, el resorte se estira a medida que se le cuelgan diferentes masas y cada una de estas, ejerce una fuerza sobre el resorte, provocando un estiramiento proporcional. Así, cuando la se cuelga una masa de 5 g, el estiramiento del resorte es de 0,5 cm; cuando la masa es de 10 g, el estiramiento es de 1,0 cm y es de esperar que para estirar 1,5 cm el resorte, se le deba colgar una masa de 15 g.

las tic Ingresa el código  18TF2M089a en tu aula digital y realiza el laboratorio de resortes para comprender mejor la ley de Hooke.

10 20 30

0,5 cm

1,0 cm 1,5 cm

40 50 cm

Cuando al resorte se le cuelga una masa de 5 g, este se estira 0,5 cm.

Cuando al se le cuelga una masa de 10 g, el resorte se estira 1,0 cm.

Si el resorte se estira 1,5 cm, ¿se puede determinar la magnitud de la masa que se colgó?, ¿por qué?

La relación entre la fuerza y la deformación de los materiales fue establecida por el físico Robert Hooke, quien observo que el estiramiento del resorte es proporcional al peso que se cuelga de él. Así, estableció la siguiente relación matemática:

Magnitud de la fuerza aplicada

F = k · 4L

Constante de proporcionalidad elástica

Elongación del resorte

El valor de la constante k depende de las características del resorte y corresponde a la medida de la resistencia que posee el resorte para elongarse. Así, mientras mayor sea el valor de k, mayor es la resistencia a la deformación. La capacidad de un resorte de volver a su forma original, se debe a la fuerza restauradora o elástica. Esta fuerza es de igual módulo que la fuerza que se ejerce sobre el resorte, pero en sentido opuesto, tal como se muestra en la ilustración del costado. Así, si relacionamos la fuerza restauradora con la elongación del resorte, obtenemos que: Magnitud de la fuerza restauradora

FR = -k · 4L

Constante de proporcionalidad elástica

FR F

Elongación del resorte

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A poner en práctica

mediante un taller de ha

bilidades científicas

Aprendiendo a desarrollar procesos científicos: ¿Cómo utilizar las propiedades elásticas de algunos materiales para medir fuerzas? Objetivos: Determinar la Habilidad: Procesar e interconstante de elasticidad de un pretar datos y aplicar ley de resorte para medir fuerzas. Hooke.

Actitud: Proponer distintas formas para mejorar la precisión y la calidad del trabajo.

Situación problema Seguramente, cuando han ido a comprar frutas o pan, antes de pagar, deben determinar su peso (en estricto rigor, su masa). Ahora bien, ¿bajo qué principio físico funcionan los instrumentos que determinan la masa o el peso de los cuerpos? Para medir una fuerza, como el peso, se le debe asignar un determinado valor numérico utilizando un instrumento apropiado para ello. En el siguiente taller, determinaremos la contante de elasticidad de un resorte para medir fuerzas. Para ello, reúnanse en grupos de cuatro o cinco integrantes y concideren el siguiente problema que guiará la presente investigación: ¿Cómo se puede utilizar un resorte para medir el peso de los cuerpos? Respecto a esta interrogante, propongan una hipótesis. Para ponerla a prueba su hipótesis, desarrollen el siguiente diseño experimental. Procedimiento experimental

Reúnan los siguientes materiales: un resorte de tracción (su longitud debe aumentar al aplicarle una fuerza externa), cuatro masas graduadas, una regla y un soporte.

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Fijen uno de los extremos del resorte al soporte y midan su longitud, tal como se representa en la imagen. Registren dicho valor como x 0 .

Suspendan del extremo libre del resorte la masa de menor magnitud. Midan nuevamente la longitud. Repitan este procedimiento con cada una de las masas y registren sus mediciones como x1, x2 , x3 y x4 .

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Organización de los datos Registren los resultados obtenidos en la tabla siguiente, considerando las unidades de medida del Sistema Internacional y determinen la constante de elasticidad del resorte. Masa (kg)

Peso (N)

Elongación (m)

Constante de elasticidad (N/m)

1 2 3 4

Análisis e interpretación de evidencias a. Construyan un gráfico en el que se represente la relación entre la fuerza peso y la elongación del resorte. b. ¿Cuál es la contante del resorte?, ¿cómo lo determinaron? c. Si se cuelga un quinto cuerpo de masa desconocida, que provoca un estiramiento de 0,05 m en el resorte, ¿qué peso tendrá el objeto? Elaboración de conclusiones d. ¿Qué relación existe entre la fuerza y la elongación? e. ¿Qué creen que representa la pendiente del gráfico fuerza-elongación? f. Con la información que poseen, ¿consideran que pueden utilizar el resorte para medir el peso y la masa de los cuerpos? Fundamente. g. ¿Se validó o rechazó su hipótesis? Expliquen. h. ¿Qué errores en el procedimiento podrían haber afectado sus resultados? i. ¿Qué importancia piensan que tienen las evidencias experimentales en la fundamentación de un modelo o ley? Comunicación de los resultados Para comunicar los resultados de esta investigación, elaboren un afiche científico en el que respondan preguntas como las siguientes: ¿cuál fue el problema de investigación?, ¿qué hipótesis se propuso?, ¿en qué consistió el diseño experimental?, ¿cuáles fueron nuestras conclusiones? Para su confección, consideren el modelo que se presenta al costado e incluyan imágenes, gráficos y tablas.

Desarrollo de la misión Ahora que ya conocen todos los tipos de fuerza y sus efectos, reunidos en sus grupos de trabajo, consideren un ejemplo cotidiano de sus aplicaciones y elaboren el afiche imaginando qué ocurriría si, en ese caso, no se pudieran utilizar las fuerzas. ¿Con qué dificultades creen que se encontrarán?

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Lección 1

Diagrama de cuerpo libre Cuando sobre un cuerpo o sistema actúan varias fuerzas, un modelo que resulta útil para estudiar la situación es el diagrama de cuerpo libre. Este corresponde a una simplificación esquemática que permite analizar las fuerzas que interactúan sobre un mismo cuerpo. Independiente de la forma del o los objetos en estudio, las fuerzas se trasladan al centro de masa del sistema (lugar geométrico donde actúa la fuerza neta), tal como se representa en las siguientes situaciones: Situación

RDC

Diagrama de cuerpo libre __›

N

__›

Una caja apoyada sobre una superficie.

P

__›

N

__›

Fr

F

__›

P

Una caja tirada por una cuerda en dirección oblicua.

__›

__›

Fr

Un cuerpo inmóvil sobre un plano inclinado.

__›

N

__›

P

Actividad grupal

Elaboremos un diagrama de cuerpo libre Esteban mueve un carro tirándolo de una cuerda tal como se muestra en la imagen. Mediante un diagrama de cuerpo libre, dibuja las fuerzas que actúan sobre el carro.

¿Qué efectos provoca la fuerza neta sobre el carro?

92

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Ciencia, tecnología y sociedad Desde hace ya varias décadas se viene trabajando sobre la idea de crear un exoesqueleto que le permita al ser humano realizar tareas que, de otro modo, le resultarían imposibles. Un exoesqueleto es una estructura que se adosa al cuerpo humano desde fuera, ; de hecho, el prefijo de origen griego exo- significa “fuera”. Hoy en día, existen muchos prototipos de exoesqueletos que, gracias a mecanismos robóticos y computarizados, incrementan la fuerza y la resistencia del cuerpo humano. Uno de los principales usos que está teniendo este tipo de tecnología se da en el ámbito de la medicina, ya que permite trabajar la motricidad de personas que se encuentran con movilidad limitada. ¿Cuáles crees que son los beneficios de implementar este tipo de tecnología?

¿De qué manera el desarrollo científico se puede lleva a cabo a partir de la observación de la naturaleza? n

ió ac tiz ca e ab tífi Alf cien

Cierre de la misión Al comienzo de la lección te planteamos que imaginaras la vida sin la acción de las fuerzas y que crearas un afiche creativo que expusiera su punto de vista en una situación particular. ¿Cómo les fue en la creación de este afiche? ¿Cómo evaluarías los aportes realizados por cada integrante del grupo? Fundamenta.

¿Esta misión se incluirá en el proyecto del texto? Fundamenta en la página 12.

Reflexiono sobre lo que aprendí Lee y comenta las siguientes preguntas con tus compañeros y compañeras para saber si alcanzaste el propósito de la lección. Contenido

Habilidades/Estrategias

Actitudes

¿Qué fuerzas están actuando en este momento sobre ti? Fundamenta. ¿Qué efectos provoca la fuerza neta que actúa sobre ti?

¿Qué estrategias desarrollaste para llevar a cabo la misión? ¿De qué manera realizar diagramas te permitió comprender mejor los aprendizajes de esta lección?

Al alcanzar los logros de esta lección, ¿qué sentiste? ¿Cómo evaluarías tu proceso de aprendizaje en esta lección?, ¿cómo podrías mejorar?

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Integro lo que aprendí

Evaluación de proceso

Representa

1 Verónica arrastra una caja sobre una superficie horizontal, tal como se muestra en la imagen. A partir de lo anterior, realiza un diagrama de cuerpo libre, que muestre las fuerzas que actúan sobre la caja. Señala a qué fuerza corresponde cada una.

Compara

2 Para comprender las características de las fuerzas, Sebastián representa gráficamente dos fuerzas que actúan sobre un cuerpo.

__›

F1 __›

F2 ¿Qué elemento(s) de los vectores asociados a dichas fuerzas es (son) igual(es)? Compara

3 Silvana y Juan aplican dos fuerzas sobre un objeto de 2 (kg) que se encuentra apoyado en el suelo. Respecto de esta situación, elaboran el siguiente diagrama de cuerpo libre:

__›

F1= -5 N

__›

F2= 10 N

a. ¿Cuál es la fuerza neta sobra el objeto? b. ¿Qué efecto provoca la fuerza neta sobre el objeto? Fundamenta. c. ¿Actúan fuerzas verticales sobre el objeto? Argumenten.

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Analiza

4 Sobre el suelo se ubica un mueble de madera de 3 kg de masa y sobre él una planta, cuya masa es de 0,5 kg. a. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza normal ejercida por el piso sobre el mueble? b. ¿Cuál es el valor de la fuerza normal ejercida sobre la planta por el mueble? Analiza

5 Isabel aplica una fuerza (horizontal) de módulo 250 N sobre una caja de 80 kg de masa que está en reposo sobre una superficie, tal como se representa en la imagen. Considera µc = 0,25 y µe = 0,35. a. Determina si la caja se moverá o permanecerá en reposo. b. Determina el valor de la fuerza de roce. Sintetiza

6 Construye un organizador gráfico que relaciones los aprendizajes de esta lección. Para ello, considera los siguientes términos: fuerza, fuerza neta, peso, tensión normal, fuerza de roce, fuerza restauradora, ley de Hooke, vector, efectos, cambios de forma, cambios de estado del movimiento.

¿Cómo voy? Revisa tus respuestas y según los resultados que hayas obtenido, marca con ✓ el nivel de desempeño correspondiente. Si es necesario, pídele ayuda a tu profesor o profesora. Indicador

Ítem

Reconocí los elementos asociados a la representación de una fuerza.

1y2

Apliqué los modelos matemáticos para identificar los tipos de fuerzas en diferentes situaciones.

3, 4, y 5

Habilidad Representar y comparar.

Nivel de desempeño L: Dos ítems correctos. ML: Un ítem correcto. PL: Ningún ítem correcto.

Aplicar, clasificar y analizar.

L: Tres ítems correctos. ML: Dos ítems correctos. PL: Uno o ningún ítem correcto.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Reflexiono sobre mi desempeño Según tu apreciación (1: en desacuerdo; 2: ni de acuerdo ni en desacuerdo; 3: de acuerdo), marca con ✓ las siguientes afirmaciones: 1

2

3

He analizado satisfactoriamente situaciones en las que actúan las fuerzas. Han sido efectivos mis métodos de estudio. He trabajado de forma rigurosa y ordenada. Física • 2.° Medio

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Lección

Explicando las leyes de Newton Propósito de la lección Así como las fuerzas se encuentran presentes en cada acción que realizamos, existen leyes naturales que nos permiten explicar los fenómenos que ocurren en nuestro entorno. En forma particular, las leyes de Newton, nos permiten entender los fenómenos que ocurren producto de la acción de las fuerzas.

En esta lección aprenderás a dar explicaciones a diversas situaciones que ocurren cotidianamente valiéndote de las leyes de Newton. Ello, con la intención, por un lado, de que valores los aportes de mujeres y hombres en el desarrollo de la ciencia y, por otro, de que identifiques las implicancias éticas de los avances científicos y tecnológicos.

CIENCIA en

Ciencia al día

CHILE

La biomecánica deportiva La biomecánica consiste en la investigación de los fenómenos biológicos a través de procedimientos de la mecánica y su objetivo es estudiar las fuerzas internas y externas (cinética) y los movimientos asociados que afectan al ser humano y a los animales (cinemática). Esta ciencia se ha desarrollado durante los últimos 90 años y durante las tres últimas décadas su enfoque y mayor impacto se ha centrado en los deportes. La biomecánica deportiva basa su atención en la mecánica del cuerpo humano en diferentes actividades, como correr, saltar o andar en bicicleta; de tal manera que los conocimientos mecánicos involucrados en estas actividades proporcionen una base científica para obtener un máximo rendimiento o indagar en los mejores implementos u objetos para el deportista. En la actualidad, las aplicaciones derivadas de la biomecánica han mejorado la calidad de vida e muchísimas personas: atletas o no atletas, discapacitados o no discapacitados, niños y personas mayores, etc. En Chile, por ejemplo, Jorge Zuñiga, doctor en fisiología mecánica, utilizó sus conocimientos para crear una prótesis de mano que es utilizada por muchos niños.

El Dr. Jorge Zúñiga junto a la mano biomecánica.

¿Qué opinas sobre este tipo de tecnología? ¿Cómo crees que ayuda el desarrollo de la biomecánica a las personas con discapacidad? n

ció za eti ífica b t a Alf cien

Fuente: Izquierdo, M. (2008). Biomecánica y bases neuromusculares de la actividad física y el deporte. Madrid: Médica Panamericana (Adaptación) Conicyt. (Junio 16, 2016). Jorge Zúñiga, Dr. en fisiología mecánica: el científico inventor chileno que decidió donar su creación al mundo. Marzo 9, 2017, de Explora Sitio web: http:// www.conicyt.cl/explora/2016/06/16/jorge-zuniga-dr-en-fisiologia-mecanica-el-cientificoinventor-chileno-que-decidio-donar-su-creacion-al-mundo/

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Ciencia, tecnología y sociedad

La fuerza G La resistencia humana a las grandes aceleraciones es generalmente medida en fuerzas G y el límite humano está determinado por la resistencia del cerebro y otros tejidos blandos a las aceleraciones o desaceleraciones bruscas. Si bien hay personas que pueden desmayarse en una montaña rusa, siendo sometidas a alrededor de 3 o 4 G, hay otras, como el coronel John Stapp, que soportó decenas de fuerzas G durante cortos períodos de tiempo, aunque con graves riesgos para su integridad física.

Gracias a las investigaciones de Stapp, en la actualidad existe una ley que obliga a los fabricantes de vehículos a incluir cinturones de seguridad en ellos. Por otra parte, los pilotos y astronautas se someten a un duro entrenamiento y deben pasar rigurosas baterías de pruebas, para demostrar que pueden soportar elevadas fuerzas G, aunque ninguna tan extrema como las realizadas por Stapp. ¿Qué medidas de seguridad debió considerar Stapp en sus pruebas?

John Stapp era un doctor militar que estaba tan interesado en averiguar los límites humanos que puso en riesgo varias veces su vida al realizar misiones prácticamente suicidas en nombre de la ciencia. Uno de sus experimentos fue probar los efectos de las desaceleraciones repentinas en el cuerpo humano, su objetivo era encontrar métodos para mantener a los pilotos con vida en caso de que se estrellaran. La ciencia fijaba el límite humano en 18 G, pero esto nunca había sido probado rigurosamente. El 30 de abril de 1947 Stapp puso a prueba un desacelerador humano similar a las que se realizan actualmente en automóbiles (ver imágen). Después de varias pruebas con un muñeco de seguridad, Stapp decidió ser él quien experimentara la desaceleración. Para junio de 1951, había realizado decenas de pruebas, sufriendo varias fracturas. En 1954, durante su prueba más extrema, desaceleró desde los 1 017 km/h a 0 km/h en 1,4 s, soportando 43 veces su propio peso, es decir 43 G.

Fuente: Stapp. J. (1957). Human tolerance to deceleration. The American Journal of Surgery, 93 (4), 734-740.

Inicio de la misión En esta lección, tendrás la misión de escribir la letra de una canción que explique las leyes de Newton. Para ello, solicita la colaboración de tu profesor o profesora de Música para que te guíe en la construcción de la letra utilizando la melodía de la canción que estimes conveniente. Para llevar a cabo esta misión, reúnete con dos compañeros. Luego, en el siguiente espacio, planifiquen su estrategia de trabajo, considerando que, al finalizar esta lección, deberán presentar su canción al curso. Física • 2.° Medio

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Lección 2

Tema 1

Estableciendo la primera ley de Newton

Seguramente en más de una ocasión has sentido esa sensación de ser impulsado hacia adelante cuando el vehículo en que viajas se detiene bruscamente. ¿Por qué crees que ocurre esto?

¿Sabes quién es Newton?, ¿qué sabes de sus leyes?

En este tema, podrás explicar diversas situaciones cotidianas en las que se experimenta esta ley, entendiendo la importancia de este aporte al conocimiento científico.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

Objetivo: Observar la tendencia de los cuerpos a mantener su estado de movimiento. Habilidad: Explicar las características de un suceso. Actitud: Establecer preguntas para comprender mejor el mundo que nos rodea. Tiempo: 20 minutos.

Actividad grupal

En grupos de tres integrantes, consigan un vaso, una moneda, un naipe y un celular. Luego, realicen el siguiente procedimiento: 1. Ubiquen el naipe sobre el vaso, y sobre este último la moneda. ¿Qué pasará con la moneda si se saca el naipe? Elaboren una hipótesis. 2. Un integrante tome con los dedos la punta del naipe y tire de él con un movimiento rápido, tal como se representa en la imagen. Observen lo que sucede con la moneda. 3. Empleando sus celulares, graben un video de la experiencia y compártanlo con el resto de su curso a través de las diferentes redes sociales. Luego, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué conceptos ya estudiados están presentes en la actividad?

b. ¿Pasó lo que esperaban al sacar el naipe? Expliquen.

Fotografía del procedimiento de la actividad.

c. ¿Cómo explicarían el fenómeno producido? Recuerden que pueden utilizar el video de la experiencia para observar y analizar el suceso.

d. ¿Qué otros fenómenos cotidianos podrían explicar a partir de esta experiencia?

e. ¿Cuál puede ser la pregunta de investigación de esta experiencia?, ¿de qué manera consideras que preguntas como estas permiten realizar aportes al conocimiento científico?

Tal como experimentaste en la actividad anterior, al quitar el naipe la moneda permanece en su posición, ya que conserva su estado inicial de reposo, cayendo dentro del vaso. Esta tendencia de los cuerpos de mantener su estado, ya sea de reposo o movimiento, se conoce como inercia. 98

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Al tirar de manera horizontal del naipe, se puede observar que la fuerza de roce entre el naipe y la moneda tiende a desplazarla levemente. Sin embargo, a pesar del movimeinto del naipe, la moneda mantiene su inercia y esta cae al vaso por efecto de la gravedad.

Representación de la inercia de la moneda.

Entonces, ¿Qué es la inercia? Es una propiedad que tienen los cuerpos para mantener su estado de reposo o movimiento a no ser que una fuerza externa actúe sobre él. Esta propiedad se establece en la primera ley de Newton o principio de inercia, la cual postula lo siguiente: Un cuerpo permanecerá en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si no actúa ninguna fuerza sobre él o si la resultante de las fuerzas que actúan es nula. Es importante aclarar que la masa de un cuerpo es una medida de su inercia, ya que mientras mayor sea su masa, más fuerza se necesitará para modificar su estado de movimiento.

CONTEXTO HISTÓRICO En 1687, el físico y matemático inglés Isaac Newton formuló tres leyes fundamentales de la dinámica (la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos en relación con las fuerzas que lo modifican). La importancia de estas leyes es tal, que a partir de ellas se pudo explicar un sinfín de fenómenos: desde el movimiento de los cuerpos presentes en nuestro entorno, hasta el de las partículas subatómicas.

Actividad grupal

Identifiquemos las características de la inercia Un padre y su hijo se encuentran en reposo dentro de un bus de metro que se encuentra detenido en la calle. Al respecto, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Cuál de los dos posee mayor inercia?, ¿por qué? b. ¿Qué pasará con los cuerpos si el vehículo se pone en marcha? Fundamenten. c. ¿Cómo será la sensación de cada uno cuando el bus acelera? Comparen. d. Considerando la época de Newton, ¿de qué manera crees que influyó este postulado en la comunidad científica? ¿Por qué este principio ha permanecido hasta la actualidad?

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Lección 2

Tema 2

Aplicando la segunda ley de Newton

¿Has notado la diferencia entre trasladar una mochila con muchos libros y una mochila vacía? Probablemente lo has tenido que hacer muchas veces: ¿en qué caso resulta más fácil moverla?

¿Cómo crees que se relacionan la fuerza, la masa y la aceleración? Menciona un ejemplo.

En este tema, podrás establecer, por medio de la observación y la experimentación, la relación que encontró Newton entre los conceptos de fuerza, masa y aceleración. Para ello, realizarás diversas actividades considerando sus respectivas medidas de seguridad.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

Actividad grupal

Objetivo: Comprender la relación que existe entre la fuerza aplicada y la masa de un cuerpo.

En grupos de tres integrantes, consigan un auto de juguete, un metro de lana, un vaso plástico, un cilindro (pueden utilizar un pegamento en barra) y piedras pequeñas. Luego, realicen el siguiente procedimiento:

Habilidad: Formular explicaciones, apoyándose en las observaciones y conceptos científicos.

1. Armen el montaje que aparece en la imagen del costado y ubiquen el auto a un metro del borde de la mesa.

Actitud: Establecer medidas de seguridad para un procedimiento experimental. Tiempo: 30 minutos.

2. Dentro del vaso introduzcan una a una las piedras hasta que observen que el auto comienza a moverse. 3. Observen cómo se desplaza el auto. Si lo desean, pueden grabar con sus celulares la experiencia. 4. Repitan los pasos anteriores, pero esta vez aumenten la cantidad de piedras que introducen en el vaso. 5. Reiteren este procedimiento las veces que consideren necesarias para establecer resultados confiables. Luego, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué tipo de movimiento describe el auto? Fundamenten. b. ¿Qué ocurre con el auto a medida que aumenta la masa?

Montaje de la actividad.

c. ¿Qué tipo de fuerza provoca el movimiento del auto?

Reduce, Reutiliza, Recicla ¿Qué harán con los materiales al finalizar la experiencia?

d. ¿Qué medidas de seguridad se pueden considerar en esta actividad? e. ¿Qué hubiera ocurrido si en el montaje se hubieran ubicado todas las piedras juntas de una vez? ¿Por qué es necesario adoptar medidas de seguridad cuando se realizan actividades experimentales?

En la actividad anterior pudiste notar que al aumentar la cantidad de piedras que se introducían en el vaso, el auto se movía más rápido; pero ¿cómo se relacionan estos conceptos con la segunda ley de Newton? 100

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Para comprender la segunda ley de Newton, supongamos que, una persona ejerce fuerzas de igual magnitud sobre dos bloques del mismo material y que se encuentran sobre superficies similares, tal como se representa en las siguientes imágenes:

m 1 = 20 kg

m 2 = 2 kg

Claramente, al aplicar una fuerza similar sobre ambos bloques, el de menor masa acelerará más y, por lo tanto, recorrerá una distancia mayor. Similar a la actividad anterior, Newton observó que el efecto de una fuerza depende de las características del cuerpo sobre el cual se ejerce, en particular de su masa. Enunció entonces la segunda ley de Newton, también conocida como principio de las masas, la cual plantea lo siguiente: Si sobre un cuerpo actúa una fuerza neta, este adquirirá una aceleración directamente proporcional a la fuerza aplicada, donde la masa del cuerpo es la constante de proporcionalidad. La aceleración producida tiene la misma dirección y sentido que la fuerza neta, por lo que este principio se puede escribir matemáticamente de la siguiente forma: Fuerza neta

→

F = m ‧ a→

Aceleración

Masa

En el ejemplo anterior, si la fuerza aplicada por la persona tiene una magnitud de 40 N y si se desprecia el roce, el módulo de la aceleración que adquirirá cada bloque, de acuerdo a la segunda ley de Newton, será: →

→

F neta _____ 40 N 2 a = ____ m1 = 20 kg = 2 m/s

→

→

F neta _____ 40 N 2 a = ____ m2 = 2 kg = 20 m/s

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Lección 2

Desarrollo de estrategias Aprendiendo a aplicar el segundo principio de Newton. Situación problema Para cambiarse de casa, Patricio ejerce una fuerza de 50 N sobre un sistema compuesto por dos cajas, A y B, de masas 8 kg y 2 kg, respectivamente. ¿Cuál es la aceleración del sistema?, ¿cuál es el valor de la fuerza que actúa sobre la caja A?, ¿cuál sobre la caja B? (Supón que no hay roce).

A →

F = 50 N

PASO 1 Identifico las incógnitas

B

Para determinar la aceleración del sistema, debemos considerar la masa total y aplicar la expresión que da cuenta del segundo principio de Newton: →

F neta = m ‧ a→

La aceleración de cada caja es la misma que la del sistema. Sin embargo, la fuerza que actúa sobre cada una de ellas es distinta. Para determinar esta última, se debe conocer la aceleración y la masa de cada una de las cajas. PASO 2 Registro los datos

Masa caja A: mA = 8 kg Masa caja B: mB = 2 kg

Módulo de la fuerza: F = 50 N PASO 3 Aplico los modelos

En primer lugar, determinaremos el módulo de la aceleración del sistema mediante la siguiente expresión: Fneta = m · a

Considerando que el valor de la masa del sistema es mA + mB, resulta: Fneta = (mA + mB) · a

Despejando la aceleración, se obtiene: Fneta a = _______ mA + mB Al reemplazar los datos en la expresión anterior, resulta: Fneta 50N 2 _________ a = _______ mA + mB = 8 kg + 2kg = 5 m/s Luego, para determinar el módulo de la fuerza que actúa sobre la caja A, nuevamente empleamos la segunda ley de Newton. FA = mA · a

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Unidad 2 • Fuerzas

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Remplazando los valores, se obtiene: FA = mA · a = 8 kg ‧ 5 m/s2 = 40 N Para calcular el módulo de la fuerza sobre la caja B, realizamos un procedimiento similar al anterior: FB = mB · a = 2 kg ‧ 5 m/s2 = 10 N PASO 4 Escribo la respuesta

El módulo de la aceleración que experimenta el sistema formado por ambas cajas es 5 m/s2. La magnitud de la fuerza que actúa sobre la caja A es de 40 N y la que actúa sobre la caja B es de 10 N. PASO 5 Aplico lo aprendido

las tic Ingresa el código 18TF2M103a en tu aula digital y utiliza el simulador para identificar la acción de la segunda ley de Newton.

En parejas, apliquen la segunda ley de Newton en las siguientes situaciones. 1. Jimena aplica una fuerza de 190 N sobre un sistema formado por dos cajas, que produce que este se mueva con una aceleración de módulo 9,5 m/s2. Determinen la masa de la caja A y la fuerza que actúa sobre cada una de las cajas (supongan que no hay roce).

A

190 N 7 kg

2. Claudia tira, con una fuerza neta de módulo 60 N, un sistema formado por tres cajas, tal como se representa en el siguiente esquema.

Cuerda 1 kg

60 N 7 kg

2 kg

Considerando que la masa de la cuerda y la fuerza de roce son despreciables, determinen: a. La aceleración que adquiere el sistema. b. La fuerza que actúa sobre cada uno de los bloques. c. La magnitud de la tensión de la cuerda.

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Lección 2

Tema 3

Estableciendo la tercera ley de Newton

¿Te ha pasado alguna vez que golpeas un objeto con tu mano e instantáneamente sientes dolor producto del golpe? Algunas personas dirían que esto ocurre porque por cada acción que realizamos existe una reacción. Ahora bien, ¿cómo se relaciona esto con las fuerzas?

¿Podrías mencionar un ejemplo concreto de una acción y su reacción?

En este tema, aprenderás sobre las fuerzas de acción y reacción a partir del análisis de diversas situaciones que se pueden explicar por medio de la tercera ley de Newton, entendiendo la importancia de esta en el conocimiento científico.

Indaguemos

a partir de nuestros aprendizajes previos

Objetivo: Reconocer situaciones en donde se apliquen fuerzas. Habilidad: Plantear explicaciones a situaciones cotidianas. Actitud: Establecer preguntas para comprender mejor situaciones cotidianas. Tiempo: 20 minutos.

Actividad grupal

En parejas lean la siguiente paradoja: Un campesino debe trasladar una carreta bien cargada y, para ello, le pide a su burro que lo ayude. Amarra la carreta al burro y le dice: “¡ya burro, vamos!” El burro, con toda su testarudez, le dice: “¡No lo haré! He estudiado la tercera ley de Newton y descubrí que al aplicarle una fuerza a la carreta, ella aplicará simultáneamente una fuerza de igual magnitud pero en sentido contrario, por lo tanto, ambas fuerzas se anularán haciendo imposible mover la carreta”. El campesino, con la cara llena de sorpresa, le dice al burro: “yo no sé de Newton, pero sí sé que llevarás mi carreta, así que camina”. Y el burro caminó y la carreta lo siguió. Debatan en torno a lo leído y respondan las siguientes preguntas: 1. ¿Han oído hablar sobre la tercera ley de Newton? De ser así, explíquenla brevemente.

2. ¿Por qué el burro pudo mover la carreta?

3. ¿En qué situaciones se aplica este mismo problema? Describan otras dos situaciones.

4. ¿Cuál puede ser la pregunta de investigación para establecer el error del burro?

La tercera ley de Newton, a la que hace referencia el burro en la paradoja, establece que si se aplica una fuerza sobre un cuerpo (fuerza de acción), el cuerpo también aplicará una fuerza de igual módulo pero en sentido contrario (fuerza de reacción). Pero ¿en qué se equivocó el burro?

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Son varias las situaciones en las que se puede observar un par de fuerzas. Por ejemplo, cada vez que te apoyas sobre una mesa o un muro, ejerces una fuerza. Sin embargo, la superficie sobre la que te apoyas también ejerce una fuerza sobre ti. A partir de esto, Newton planteó que nunca una fuerza se ejerce sobre “la nada”, es decir, en la naturaleza, toda fuerza o acción va acompañada de su correspondiente reacción. Esta afirmación se recoge en la tercera ley de Newton o principio de acción y reacción, que plantea lo siguiente: Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, entonces, este último ejercerá una fuerza de igual magnitud y dirección sobre A, pero en sentido opuesto. Lo anterior se expresa de la siguiente manera: Fuerza ejercida por A sobre B

→

→

F A/B = -F B/A

Fuerza ejercida por B sobre A

El signo menos (−) indica que el sentido de una fuerza es opuesto al de la otra. Se dice que estas fuerzas forman un par acción-reacción y que actúan siempre de forma simultánea y nunca se anulan, ya que se ejercen sobre cuerpos distintos. La aplicación más directa de la tercera ley de Newton se puede apreciar con claridad en el lanzamiento de cohetes, pues para despegar, el cohete ejerce una fuerza sobre los gases que expulsa y los gases ejercen una fuerza igual y opuesta sobre el cohete. También es posible observar la tercera ley en situaciones más simples y cotidianas, como caminar. En esta acción, una persona puede avanzar porque, cuando un pie empuja hacia atrás contra el suelo, este empuja hacia delante sobre el pie. Actividad individual

Explico la tercera ley de Newton ¿En qué se equivocó el burro? Ahora que ya sabes cómo se aplica la tercera ley de Newton, explícale al burro de la paradoja cuál era su error en el planteamiento de su argumento para no mover la carreta. Lanzamiento de un cohete.

Desarrollo de la misión Ahora que ya conoces las leyes de Newton, reúnete con tu grupo de trabajo y, junto con la ayuda de su profesor o profesora de Música, escriban la letra de su canción de acuerdo a la melodía que escogieron. Graben la canción para presentarla al resto del curso. ¿Qué estrategia les resultó más efectiva para llevar a cabo esta misión?

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Lección 2

Las leyes de Newton actuando en conjunto

RDC

Aunque se podría pensar que cada una de las leyes de Newton responde a una situación en particular, en la realidad estas coexisten en cualquier fenómeno que involucre la acción de fuerzas. Para constatar este hecho, analicemos el siguiente ejemplo, en el que un joven quiere trasladar una caja. Inicialmente, dado que no se ha ejercido una fuerza sobre el cuerpo, la fuerza de roce es nula. Acá es evidente el primer principio de Newton en acción: la fuerza neta sobre la caja es nula, por lo que esta se mantiene en reposo.

→ F

→ F’

→

R’

→

R

Una vez que la fuerza aplicada supera el valor máximo de la fuerza de roce estático, se genera una fuerza neta no nula, puesto que el roce del bloque con el suelo ya no puede equiparar en magnitud a la fuerza ejercida por la persona sobre la superficie. El segundo principio de Newton plantea que la existencia de una fuerza neta implica que el cuerpo adquiere una aceleración en el mismo sentido de esta fuerza, la que puede ser determinada conociendo la magnitud de la fuerza neta y la masa del cuerpo. Por lo tanto, el cuerpo sale del reposo. Los pares de acción-reacción siguen existiendo, pero en este caso, a diferencia del caso equilibrado anterior, las → → → → magnitudes de F y F’ son distintas a las de R y R’ . 106

La fuerza de roce irá aumentando conforme la fuerza aplicada aumente, pero el cuerpo se mantendrá en reposo mientras esta sea menor que la fuerza de roce estático máxima. En este caso, es posible identificar cómo se van generando los pares de fuerzas descritos por el tercer principio de Newton: la persona tira de la caja y la caja “tira” de ella con la misma intensidad. Además, dado que la fuerza se transmite a través de la cuerda, se genera otro par de acción y reacción en la interfaz del cuerpo y la superficie de apoyo: el cuerpo empuja la superficie hacia adelante, y la superficie “empuja” el cuerpo hacia atrás (esta es la fuerza de roce). El primer principio de Newton permite explicar el reposo del cuerpo: las fuerzas que actúan sobre el cuerpo → → (F y R’ ) se equilibran, por lo que la fuerza neta sobre el cuerpo es nula. Es importante aclarar que aunque la fuerza neta sea nula no implica que el cuerpo esté en reposo. → F

→ R’ → F neta

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Ciencia, tecnología y sociedad El funcionamiento del cinturón de seguridad puede ser explicado mediante los principios de Newton. Cuando el automóvil en el que viajamos se detiene bruscamente, nuestro cuerpo tiende a seguir en movimiento a la misma velocidad que tenía el vehículo (principio de inercia). El cinturón de seguridad evita que salgamos expulsados en la misma dirección y sentido con los que viaja el automóvil. Debate con tus compañeros sobre la importancia de usar cinturón de seguridad al viajar en un vehículo y cómo la investigación científica permite realizar avances que ayudan a la sociedad. Luego, propongan un slogan que incentive el uso del cinturón de seguridad en los conductores. las tic n ció za a i t c e ab tífi Alf cien

Ingresa el código  18TF2M107a en tu aula digital y observa el video que ahí se muestra para identifiques la importancia del uso del cinturón de seguridad.

Cierre de la misión Al comienzo de esta lección te propusimos escribir la letra de una canción para explicar las leyes de Newton. ¿Qué estrategias desarrollaste para llevar a cabo esta misión?

¿Esta misión se incluirá en el proyecto del texto? Fundamenta en la página 12.

¿Cuál fue la recepción del curso al presentar la canción?, ¿cómo evaluarías el trabajo realizado?

Reflexiono sobre lo que aprendí Lee y comenta las siguientes preguntas con tus compañeros y compañeras para saber si alcanzaste el propósito de la lección. Contenido

Habilidades/Estrategias

Actitudes

¿Qué situaciones cotidianas comprendiste gracias a las leyes de Newton? Menciona un ejemplo en cada caso. ¿Qué contenidos aprendiste en esta lección?

¿Consideras que escribir una canción es una buena estrategia de aprendizaje?, ¿qué otras estrategias utilizaste satisfactoriamente en esta lección?

¿Qué implicancias éticas consideras que tienen los avances científicos y tecnológicos? ¿Qué importancia tienen los aportes realizados por científicos en la evolución del conocimiento y la comprensión del mundo?

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Integro lo que aprendí

Evaluación de proceso

Aplica

1 Un cañón de 400 kg, dispuesto en una superficie horizontal, dispara una bala de masa 20 kg, proporcionándole una aceleración de 30 m/s2, tal como se representa en la imagen. ¿Qué aceleración adquiere el cañón debido a la fuerza ejercida por la bala? Supón que el roce entre las ruedas del cañón y el suelo es despreciable.

Analiza

30 m/s2

?

→

2 Cuando Paz aplica una fuerza F sobre una caja de masa m, esta se mueve con una aceleración a. ¿Qué ocurrirá con la aceleración si se desprecia el roce y Paz duplica la fuerza ejercida sobre la caja? Redacta una explicación y fundaméntala con expresiones matemáticas.

Explica

3 Enuncia un ejemplo, distinto a los mencionados en el texto, en el que puedas evidenciar cada ley de Newton. Fundamenta cada ejemplo. Primera ley de Newton

Segunda ley de Newton

Tercera ley de Newton

Situación

Fundamento

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Reflexiona

4 Lee la siguiente información y responde las preguntas. El funcionamiento del cinturón de seguridad puede ser explicado mediante los principios de Newton Cuando viajamos en automóvil y este se detiene bruscamente, nosotros tendemos a seguir en movimiento, a la misma velocidad que tenía el vehículo. El cinturón de seguridad evita que salgamos expulsados en la misma dirección y sentido con los que viaja el automóvil.

a. ¿Por qué es importante el uso del cinturón de seguridad en los automóviles? Explica utilizando conceptos científicos.

b. ¿Cómo se evidencian las tres leyes de Newton en el funcionamiento del cinturón de seguridad? Si lo deseas puedes buscar información adicional en Internet sobre las características y el funcionamiento del cinturón de seguridad y completa la siguiente tabla. Primera ley de Newton

Segunda ley de Newton

Tercera ley de Newton

¿Cómo voy? Revisa tus respuestas y, según los resultados que hayas obtenido, marca con ✓ el nivel de desempeño correspondiente. Pídele ayuda de tu profesor o profesora. Indicador Explicar situaciones cotidianas por medio de las leyes de Newton.

Ítem 1, 2, 3 y 4

Habilidad Aplicar, analizar, explicar y reflexionar.

Nivel de desempeño L: cuatro ítems correctos. ML: dos o tres ítems correctos. PL: uno o ningún ítem correcto.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Reflexiono sobre mi desempeño Según tu apreciación (1: en desacuerdo; 2: ni de acuerdo ni en desacuerdo; 3: de acuerdo), marca con ✓ las siguientes afirmaciones: 1

2

3

He explicado satisfactoriamente las leyes de Newton por medio de ejemplos. Han sido efectivas las estrategias utilizadas para aprender. He reconocido la importancia de los aportes científicos en laevolución del conocimiento. Física • 2.° Medio

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La CIENCIA se construye ¿Cómo se ha evolucionado el concepto de fuerza? En la unidad aprendiste que no se puede producir ningún cambio, movimiento o actividad en un objeto dado sin una causa que lo genere, es decir, sin una fuerza que sea la responsable. Esta conclusión se ha desarrollado a lo largo de la historia gracias a la contribución de diferentes personajes que caracterizaron el concepto de fuerza.

Aristóteles (384–322 a. C.)

William Gilbert (1544–1603)

Johannes Kepler (1571–1630)

Filósofo y científico de la antigua Grecia, estableció que la fuerza es la causa del movimiento (como tirar o empujar) y postuló que para que, un cuerpo permanezca en movimiento, hay que aplicarle una fuerza. Por lo tanto, si se le deja de aplicar la fuerza, el cuerpo se detiene.

Físico y médico inglés, dió luces del concepto de fuerza eléctrica relacionándolo con el fenómeno de atracción que se producía al frotar ciertos materiales. A partir de esta idea, postuló que las fuerzas que mantienen a los planetas en su movimiento orbital alrededor del Sol se podían explicar como el resultado de una atracción magnética.

Astrónomo, matemático y físico alemán. En un comienzo planteó que la fuerza es el espíritu que anima a los cuerpos celestes y dirige sus movimientos. Luego, en 1608, describió la fuerza de atracción ejercida por la Tierra sobre un objeto como una línea o cadena magnética.

Siglo IV a. C.

Siglo XVI y XVII

En el mundo

En el mundo

En esa época, Alejandro Magno lanzó su ejército contra el poderoso y extendido Imperio persa. En Mesoamérica se desarrolla la escritura zapoteca.

Luego del descubrimiento de América, a finales del siglo XV, se sucedieron las grandes exploraciones españolas y portuguesas por el Nuevo Mundo, el Pacífico, Asia, etc.

En Chile Hubo dos grandes terremotos: el de Concepción en 1570 y el que afectó a toda la Zona Sur en 1575, que destruyó las ciudades ubicadas al sur del Biobío.

te, ¿Qué ley, actualmen miento? nsa pe e contradice est

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Hasta el momento no se define qué es la fuerza; sin embargo, se tiene claridad de sus efectos. Considerando la época, ¿podrías indicar algunos de ellos?

¿Por qué crees que la ima gen de las mujeres en ciencias se hace más evidente después del sigl o XIX?

Galileo Galilei (1564–1642)

¿Quién es el científico? Averigua: (1642–1727)

Emmy Noether (1882-1935)

Físico y astrónomo italiano. Construyó el concepto de fuerzas a partir de varias ideas. En la primera, planteó que la fuerza era como una presión o transición que mueve al cuerpo en la dirección contraria a la que se movería de manera natural. Luego, planteó una nueva idea en que la fuerza era la causa del movimiento (tal como Aristóteles), pero la formalizó matemáticamente a través de los conceptos de masa y velocidad.

Científico inglés que postuló que el movimiento de un cuerpo se caracteriza por su velocidad y su masa. Además, basándose en los trabajos de Galileo, reflexionó sobre el hecho de que los objetos “pesaban” en la Tierra y que los cuerpos celestes giraban en torno a otros cuerpos celestes. Esto lo llevó a establecer las tres leyes de la dinámica.

Destacada matemática y física alemana. Albert Einstein la consideró como la mujer más importante en la historia de la matemática. En física, trabajó en las leyes de conservación, cuyos aportes permitieron resolver ciertos aspectos de la teoría general de la relatividad, que, entre otras cosas, describe cómo la fuerza de gravedad afecta el espacio-tiempo.

Siglo XVII

Actualidad

La física del siglo XXI busca unificar las fuerzas fundamentales en la llamada “teoría unificada de campos”. Sin embargo, aún persiste una serie de interrogantes que mantienen a esta ciencia en un camino de constante búsqueda. Trabaja con la información

1 Averigua sobre las dificultades que tuvieron los científicos del Renacimiento (siglo XIV al XVI) para presentar sus investigaciones y publicaciones. ¿Qué actitud hubieses tenido ante esas dificultades? Puedes asesorarte por tu profesor o profesora de Historia, Geografía y Ciencias Sociales. 2 ¿De qué manera la curiosidad por explicar los fenómenos cotidianos ha influido en el avance científico y tecnológico? Explica. 3 Si pudieras viajar al pasado, ¿a qué científico o científica te gustaría conocer?, ¿qué le dirías?

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Síntesis Elaborando una TELA DE ARAÑA para ordenar los aprendizajes La tela de araña es un organizador gráfico que permite establecer relaciones entre un concepto central y las ideas que se relacionan con él. Las telas de araña proporcionan una estructura que prioriza la información desde lo más general, con la idea central, a lo más específico con los detalles, tal como se muestra en la figura.

Detall

Detalle

e

e

Detall

Detall

Subidea

Subidea

e

e

Detall

A continuación, te invitamos a conocer los pasos para construir una tela de araña que te servirá para implementar como estrategia de estudio.

Detall

e

Subidea Idea central

Subidea

Detalle

Deta

lle

Subidea Subidea

Detalle

1

Definir la idea central

2

Identificar las subideas

PASO

PASO

Pueden ser conceptos, definiciones, características, expresiones matemáticas o lo que te parezca apropiado según el contexto. En este caso, las subideas pueden ser:

(Página 83)

Primera ley de Newton

(Página 85)

(Página 98)

Segunda ley de Newton (Página 100)

Ley de Hooke

Normal

Peso

(Página 104)

(Página 89)

(Página 87)

(Página 87)

Tensión

112

Fuerza neta

Tercera ley de Newton

(Página 87)

PASO

e

Define el concepto principal que engloba los contenidos tratados en la unidad:

Fuerza

3

e

Detall

Detalle

Detall

Efectos de las fuerzas

Fuerza de roce

Fuerza elástica

(Página 83)

(Página 88)

(Página 89)

Relacionar las subideas con ciertos detalles Para progresar con la construcción de la tela de araña, incluye detalles de las subideas que te permitan incluir los contenidos, habilidades y actitudes presentes en la unidad.

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PASO

4

Construye la tela de araña Completa el siguiente esquema representando los aprendizajes de la unidad.

lo de o r m ico ca mát i l Ap ate m

Fuerza elástica ón

si Ten

Precisió n de

roc e Ley de Hooke

Tipos

Efectos

PASO

rza

Peso

Norma l

5

Fu e

Fuerza

Reflexiona ✓ ¿Qué beneficios consideras que tiene este tipo de organizador gráfico? ✓ ¿De qué manera implementarías este organizador como estrategia de aprendizaje en otras asignaturas? ✓ ¿Qué software o herramienta tecnológica usarías para elaborar una tela de araña?

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Evaluación final Para que conozcas cómo va tu proceso de aprendizaje, te invitamos a realizar las siguientes actividades. Representa

1 Ángela es la levantadora de pesas que conociste en el inicio de la unidad. A partir de su imagen: a. Representa las fuerzas que interactúan en la situación. b. ¿Qué tipo de roce se ejerce entre el pie y el suelo?

c. ¿Cuál es el valor de la fuerza neta?, ¿cómo lo determinaste?

Aplica

2 Susana se encuentra sobre una patineta inicialmente en reposo y ejerce una fuerza de 700  N sobre un muro para impulsarse. Como resultado, adquiere un movimiento hacia atrás. Si la masa conjunta de Susana y su patineta es 70 kg, y la fuerza de roce estático máximo en prácticamente nulo, responde las siguientes preguntas. a. ¿Cuál es la aceleración que experimentó al empujar el muro?

b. ¿Cuál(es) ley(es) de Newton se ejemplifica(n)? Explica.

c. ¿Qué medidas de seguridad debería considerar Susana para andar en su patineta?

Explica

3 Si José, en la imagen, cae producto de la fuerza que ejerce la Tierra sobre él, ¿es correcto afirmar qué José atrae a la Tierra? Fundamenta tu respuesta a partir de la tercera ley de Newton. Aplica

4 ¿Cuál es el peso de una persona que posee 68 kg de masa?

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Aplica

5 Kevin, es uno de los gimnastas que conociste al inicio de la unidad. Si él tiene una masa de 58 kg. a. ¿Cuál es su peso? b. ¿Cuál es la tensión de cada una de las cuerdas que sostienen las argollas si se encuentran verticales? c. ¿Hay fuerza de roce en el ejemplo? Fundamenta.

Analiza

6 Seis niños juegan a tirar la cuerda y cada grupo lo hace con una fuerza de magnitud 125 (N).

a. ¿Cuál es el valor de la fuerza neta sobre la cuerda? Explica los efectos de este valor. b. ¿Qué pasaría si la cuerda se rompe? Fundamenta. Analiza

7 Alejandra deja su libro de Física sobre una superficie inclinada y nota que este se queda inmóvil. A partir de esta situación, Alejandra elabora un diagrama de cuerpo libre, que represente las fuerzas que interactúan sobre el libro, tal como se observa en la siguiente imagen: __› R

__›

M

__› Q

¿A qué tipo de fuerza corresponde cada uno de los vectores representados? →

R

→

M

→

Q

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Evaluación final Evalúa

8 Renato y Amelia empujan simultáneamente una mesa durante cuatro segundos y en tres configuraciones distintas, tal como se observa en las siguientes imágenes.

Se sabe, además, que las fuerzas ejercidas por ambos tienen igual magnitud (aproximadamente 60 N) y que el roce entre las patas de la mesa y el suelo es prácticamente cero. a. ¿En cuál de los casos la mesa acelerará más?, ¿en cuál menos? Fundamenta. b. ¿Hacia dónde se moverá la mesa en cada uno de los casos? Elabora un diagrama de cuerpo libre en cada caso. Evalúa

9 Juan observa que dos basquetbolistas se empujan mientras juegan un partido. A partir de esta situación, le explica a Ana que ambos se mantienen en reposo producto de las fuerzas de acción y reacción de acuerdo a la tercera ley de Newton. A partir de esta situación, determina si la explicación de Juan es correcta y fundamenta utilizando los aprendizajes adquiridos en la unidad.

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Relaciono lo aprendido con Historia, Geografía y Ciencias Sociales Ares es uno de los dioses del olimpo. Estos eran llamados así porque se creía que vivían, de acuerdo a los antiguos griegos, en un palacio situado en la cima del Monte Olimpo, que es el monte más alto de Grecia. Cada uno de ellos tenía sus propios atributos y representaba una fuerza de la naturaleza o una idea. Ares, hijo de Zeus y Hera, es el dios guerrero por excelencia y representa el dominio de la fuerza bruta sobre la inteligencia. Es muy impopular entre los dioses; incluso le resulta antipático a su propio padre. Es la antítesis de Atenea, diosa también guerrera, que encarna la fuerza inteligente y la astucia. ¿A qué crees que se referían los griegos con fuerza natural, fuerza bruta y fuerza inteligente? ¿Cómo se relacionan estos con la fuerza estudiada en física?

¿Cómo me fue? Revisa tus respuestas y, según los resultados que hayas obtenido, marca con ✓ el nivel de desempeño correspondiente. Pídele ayuda a tu profesor o profesora. Indicador Analizar los efectos de las fuerzas en diversos contextos.

Ítem

Habilidad

1, 4, 5, 6, 7 y8

Representar, interpretar, aplicar, analizar y evaluar.

Nivel de desempeño L: seis ítems correctos. ML: tres a cinco ítems correctos. PL: dos o menos ítem correcto.

Explicar las leyes de Newton en situaciones cotidinas.

2, 3 y 9

Aplicar, explicar y evaluar.

L: seis ítems correctos. ML: tres a cinco ítems correctos. PL: dos o menos ítem correcto.

L = Logrado; ML = Medianamente logrado; PL = Por lograr.

Reflexiono sobre lo que aprendí ¿Recuerdas las metas y estrategias planteadas al inicio de la unidad? Si no las recuerdas, vuelve a revisar las páginas 78 y 79. Luego, responde las siguientes preguntas. ¿Consideras que comprendes mejor las situaciones que ocurren a tu alrededor con el estudio de las fuerzas? ¿Cómo explicarías a un niño la idea de que la fuerza no se tiene?

¿Te resultó útil escribir un glosario con los aprendizajes de la unidad?, ¿cómo mejorarías esta estrategia? ¿Cumpliste tus metas?

¿De qué manera aplicaste los protocolos y normas de seguridad al ejecutar los procedimientos experimentales y en todas las actividades propuestas en la unidad?

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Bibliografía Disciplinar

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Notas

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TOMO I

TOMO

FÍSICA 2º MEDIO / GUÍA DIDÁCTICA DEL DOCENTE

I

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Guía didáctica del docente

FÍSICA Nathalie Oyola Espinoza

EDICIÓN ESPECIAL PARA EL MINISTERIO DE EDUCACIÓN

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PROHIBIDA SU COMERCIALIZACIÓN

PROHIBIDA SU COMERCIALIZACIÓN

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