T1. P or qué debemos continuar el estudio de la Física? Comentario. Con estas tareas se pretende analizar y discutir la necesidad de

Transcripción

1 Tea. Física y el Universo en que vivios 10o grado OBJETI VOS: Arguentar la iportancia de profundizar en el estudio de la física para otras ciencias, la tecnología, la sociedad y en general la cultura. Caracterizar el universo en cuanto a: principales sisteas que lo coponen, sus diensiones y agnitudes principales. Analizar los principales sisteas, interacciones y cabios en el universo estudiados por la física. Ejeplificar la unidad que existe tras la diversidad en el universo. Explicar la iportancia de la física para el desarrollo científico y tecnológico del país. Arguentar la posición de nuestro país en cuanto a la relación desarrollo científico y los probleas globales. Explicar las principales actividades de los físicos en la sociedad conteporánea. P ALABRAS AL P ROFESOR Esta constituye la priera unidad del curso de física. El profesor debe considerar que los estudiantes se han failiarizados con algunos de los contenidos que se tratan en ella desde el octavo grado. Esta es una unidad introductoria al curso de Física del preuniversitario. A partir de la sisteatización de los contenidos adquiridos en la secundara básica, se pretende apliar en los isos y presentar las principales teáticas de estudio en este nivel de enseñanza. Este aterial ha sido elaborado para orientar la etodología a seguir por los profesores en el trabajo con las diferentes unidades del curso. En el aterial se incluyen el sistea de tareas de la unidad y algunos coentarios etodológicos, así coo, las soluciones de los probleas que se proponen. El sistea de tareas de las unidades del curso está estructurado en tres bloques: a) introducción; b) desarrollo; c) sisteatización y consolidación. SI STEMA DE TAREAS T1. P or qué debeos continuar el estudio de la Física? Coentario. Con estas tareas se pretende analizar y discutir la necesidad de continuar apliando y profundizando en el estudio de la Física. Esta discusión debe propiciar que los estudiantes fundaenten la iportancia del estudio de la Física para participar activaente (explicar, transforar, toar decisiones) en la sociedad conteporánea. En este sentido debe resaltarse la trascendencia de la Física para otras ciencias, la tecnología y en general la cultura.

2 Se debe retoar el objeto de estudio de la Física: establecer relaciones esenciales en los principales sisteas y cabios en el universo. La discusión y respuesta de los estudiantes pueden dirigirse entorno a tres puntos fundaentales: 1) necesidad de explicar diferente fenóenos naturales y artificiales de nuestro universo: Moviiento de planetas, estrellas, fenóenos atosféricos, eclipses, la luz, el sonido, ciclos naturales, el propio hobre, generación de electricidad, procesos radioactivos, entre otros. 2) Controlar, dirigir, transforar diferentes sisteas y cabios: puesta en órbita de satélites, naves, diseño y construcción de edios de transporte (aviones, autos, barcos), estaciones espaciales, paneles solares y otros dispositivos tecnológicos, áquinas para autoatizar actividades productivas y de servicio en la sociedad (ordenadores, robots, instruentos de alta resolución). ) el estudio de la Física es tabién relevante porque debe considerar las iplicaciones de sus resultados en la tecnología y diferentes ábitos de la sociedad conteporánea. A través del estudio de la Física podeos contribuir a enfrentar probleas que afectan a la huanidad y a nuestro país: relacionados con la salud, agresiones electrónicas, bacteriológicas, deterioro del edio abiente, entre otros. (En el presente y venideros siglos, la ciencia y la tecnología están llaadas a revertir la situación undial y contribuir a edificar un undo ejor). Es iportante aclarar que el profesor no debe preocuparse porque los estudiantes, en este inicio, aborden abundantes arguentos y ejeplos. En el transcurso de la unidad estas cuestiones se apliarán y profundizarán, por ejeplo se dedicará un epígrafe a las iplicaciones de la relación física tecnología sociedad. T2. Menciona varias teáticas relacionadas con el curso de física de la secundaria básica en que quisieras apliar o profundizar. Coentario. Esta tarea está dirigida al planteaiento de probleáticas estudiadas en la secundaria básica en las que consideren iportante profundizar en su estudio: caracterización y factores que deterinan los rasgos de oviiento rectilíneos, curvilíneos, oscilatorios, ondulatorios; sobre las relaciones F T S, el trabajo y vida de los Físicos; profundizar en la relación propiedades estructura de los sisteas; las fuerzas en la naturaleza, la energía coo edida de los cabios en la naturaleza, el uso de fuentes renovables, el uso de energías eléctrica, el ultrasonido, las ondas electroagnéticas, la energía nuclear, entre otros. Este debate perite conforar las preguntas claves o probleáticas de la unidad. De anera general estas preguntas serán analizadas inicialente en esta unidad y se copleentarán a lo largo de las diferentes unidades del curso de Física del preuniversitario. T. Cuáles son los principales sisteas en el universo que estudia la Física? Coentario. Se debe retoar lo abordado en la secundaria básica sobre el objeto de estudio de la Física. Discutir sobre la caracterización del concepto naturaleza y universo. Recordar que el universo abarca no solo lo que existe con independencia del hobre, sino tabién lo creado por este, e incluso él iso. El universo está organizado o estructurado en sisteas, dada la enore cantidad de sisteas (desde los átoos hasta los grandes congloerados de galaxias se pueden agrupar en tres sisteas: el icroundo, acroundo y el egaundo. Recordar que los sisteas son conjunto de eleentos relacionados entre sí y se coportan con relativa independencia.

3 Los sisteas estudiados con deteniiento en la secundaria básica son: los cuerpos sólidos, líquidos y gases; los circuitos eléctricos. Otros ejeplos de sisteas son: el átoo, el sistea solar, el hobre y los diferentes sisteas que lo coponen, galaxias, entre otros. T4. Cabios en la naturaleza. Moviiento ecánico. Coentario. El oviiento ecánico fora parte de cabios ás coplejos: cabios de estados de agregación, funcionaiento de nuestros órganos, la circulación e la sangre, oviiento de grandes asas de aire y agua en el planeta, la propagación de la luz, ondas de radio y televisión, procesos que tienen lugar en el interior de los astros. T5. Unidad tras la diversidad en el universo. Coentario. Todos los sisteas en el universo están forados por electrones, protones y neutrones. Todos los cuerpos en el universo están forados por átoos (92 tipos de eleentos). Las propiedades de todos los sisteas en el universo (incluyendo su propia evolución dependen de su estructura. Todas las interacciones entre los sisteas y sus partes en el universo pueden agruparse en cuatro tipos fundaentales: gravitatorias, electroagnéticas, débiles y nucleares. Aclaración: Los físicos en los últios años trabajan intensaente para poder explicar estas cuatro tipos de interacciones a través de una sola (gran unificación). Actualente las interacciones electroagnética y débil se han unificado en la llaada interacción electrodébil. Por este iportante descubriiento recibieron el Preio Nobel dos relevantes físicos. T6. Diensiones del universo. Cóo surgió el universo? Coentario. Es iportante discutir la iportancia del estudio del universo en que vivios para la foración de una cultura general integral de ciudadanos y ciudadanas. Se debe dar una breve reseña sobre las teorías ás reconocidas y significativas sobre el origen y evolución del universo. Las interrogantes sobre el origen del universo constituyen en la actualidad una de las fronteras de investigación de la ciencia conteporánea. Toda la ateria, incluyendo el espacio y el tiepo, se encontraba en un punto (singularidad) a una teperatura uy elevada. Al producirse la gran explosión coenzó a expandirse ateria energía, espacio, tiepo y la teperatura del universo descendía. Este descenso propiciaba la separación de ateria y energía, la foración de protones, neutrones (a partir de quark) y electrones, se foraron átoos, oléculas. La unión de polvo y ateria estelar condujo a la foración del sistea solar. T. Representación a escala del egaundo: Coentario. Esta tarea tiene coo objetivo representar a escala algunos sisteas del egaundo y su coparación con diensiones ordinarias para el hobre. Esta pregunta tiene sus antecedentes en el curso de física de octavo grado donde fue resuelta cualitativaente. En este curso es necesario un análisis cuantitativo y cualitativo del problea para valorar las diensiones del universo conocido por el

4 hobre en la actualidad. Es iportante resaltar el conociiento alcanzado hacia lo infinitaente grande y lo infinitaente pequeño. No obstante debe hacerse a notar a los estudiantes que lo conocido por el hobre representa una fracción uy pequeña con respecto a lo que resta por descubrir y conocer. Debe discutirse en qué consiste una representación a escala ediante ejeplos conocidos por los estudiantes, coo los apas, plantillas de diseño, aquetas, entre otros. Habitualente los estudiantes resuelven el problea aplicando la regla de tres: Si el diáetro de la Tierra equivale a un ilíetro, se establece la proporción para deterinar el diáetro del Sol en esa escala. Al aplicar la regla de tres para cada caso es ás trabajoso y se pierde generalidad. Es ás conveniente exainar la iportancia del factor de escala para la representación de una diensión a otra. De anera general el factor de escala es igual a la razón de la distancia a representar y la distancia real ( Da fe = D R ), es decir cuantas veces se reducirá la diensión real en esa escala. Si el diáetro de la Tierra ( d T = 1, ) equivale un ilíetro (10 ). El factor de escala es: fe = 1, =,. 10 Si quereos representar las diensiones de cualquier cuerpo en esa escala, solo teneos que ultiplicar la agnitud por el factor de escala. Para el diáetro del Sol: diáetro del Sol = fe ds Ds =,. 10 D TS,. 10 D M 19 D C =,. 10 Distancia a Marte 9.. 1, , =, Distancia entre la Tierra y el Sol. = = 12, 5 Distancia a Próxia Centauro. 2 =, =, 6 c T. Microundo. Coentario. La diensión real del quark es del orden de 10 1 y se aplía a un ilíetro. El factor de escala para representar las diensiones de otros cuerpos es:

5 10 fe = = Diáetro del protón. D p = 10 R H = 10 D D H GR = , = = 2 Radio del átoo de hidrógeno = Altura de un hobre = 1,. 10 = Taaño de un glóbulo rojo 4 = 50 k. = 10 k T9. Medición de grandes distancias. Coentario. La velocidad de la luz en el vacío es igual a: c =. 10 / s El intervalo de tiepo es un año. t = 1año =,. 10 d = c. t d =. 10 / s.,. 10 s 9, a.. l 9, s. T10. Expresar en años luz (a.l.) la distancia a P róxia Centauro y el diáetro de nuestra galaxia La Vía Láctea. Coentario. La estrella ás cercana a la Tierra, Próxia centauro, se encuentra a una distancia de nosotros de Esta distancia expresada en años luz es igual aproxiadaente a 4,2 a.l. T. Propiedades generales. Coentario. Densidad, teperatura, asa, carga eléctrica, calor específico, energía, conductividad eléctrica, entre otras. T12. Coentario: Se calculan agnitudes que cuantifican propiedades de diferentes agnitudes en el universo. Una de las propiedades generales estudiadas en la secundaria básica es la densidad. Calcular la densidad de una estrella (Enana Blanca) cuya asa es kg. Realice las suposiciones necesarias para el cálculo. V M 4 π R kg kg = π ( )

6 T1. Halleos la densidad edia de la Tierra. Coentario. 24.( kg ) 6 4. π.( 6, ) ρ 5, kg T14. Estrella neutrónica. Coentario. 0 M.( ) = 4 V 4. π.( 1, ) = 1, Kg Inforación sobre estrella de neutrones. T. Densidad de la sustancia nuclear. Coentario. P ara el núcleo de Uranio 2 El radio del núcleo de Uranio es aproxiadaente igual a La asa del núcleo es aproxiadaente igual a, Kg. ρ V.(, π.( = = 14 Kg ) ) 1 Kg Para el núcleo de hidrógeno. La asa del núcleo de hidrógeno es igual a 1, kg y el radio del núcleo es igual a 1,5.10. ρ.( 1, π.( 1, = Kg ) = 1,. 10 ) 1 Kg Es iportante referirse a la igualdad de las densidades de la estrella de neutrones y de los núcleos atóicos. T16. Cabios en el universo que estudia la física. Coentario. Entre los cabios que estudia la física se encuentran: el oviiento ecánico, los fenóenos téricos, eléctricos, agnéticos y luinosos. Es conveniente ejeplificar cada uno de ellos. TAREAS DE CONTINUI DAD El profesor en este tea puede proponer la realización de últiples y variadas actividades encainadas al cupliiento de los objetivos. Por ejeplo: 1. Planificar y diseñar visitas a centros de investigación de la counidad que perita failiarizarse con la labor que realizan, tanto a nivel institucional, coo la de los científicos y tecnólogos que en ellos trabajen. 2. Seleccionar algunas de las tareas del sistea que no se han realizado en el aula, relacionadas con las propiedades y la deterinación de diferentes agnitudes.