FUERZAS (II): FUERZAS A DISTANCIA - …iesgarcialorca.net/attachments/article/260/2 cuadernillo 2ESO.pdf · Física y Química 2º E.S.O. 7ª UNIDAD DIDÁCTICA FUERZAS A DISTANCIA

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FUERZAS (II):FUERZAS ADISTANCIA

7ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA

SEGUNDO DE ENSEÑANZASECUNDARIA OBLIGATORIA

MATERIAL BIBLIOGRÁFICO:

LIBRO DE TEXTO: PÁG. 121-130,138-143

DICCIONARIO O ENCICLOPEDIA

Física y Química 2º E.S.O.

7ª UNIDAD DIDÁCTICA

FUERZAS A DISTANCIA

1. INTRODUCCIÓN

Continuamos, en esta unidad didáctica, con el estudio de lasfuerzas. Nos vamos a centrar en aquellas fuerzas en la que no esnecesario que los cuerpos estén en contacto, ya que pueden actuara cierta distancia. Es el caso, por ejemplo, de un imán que atraea un clip. En esta unidad estudiaremos tres: la fuerza eléctrica,la fuerza magnética y la atracción gravitatoria.

2. FUERZA ELÉCTRICA

Durante mucho tiempo, el uso de la electricidad fue por delante deuna teoría que explicara los hechos que se producían. Así, porejemplo, Benjamín Franklin construyó el pararrayos, pero no sabíamuy bien que eran los rayos (los llamaba fuego eléctrico). Sólotras el descubrimiento del electrón, en 1897, y de la estructuraatómica, en las primeras décadas del siglo XX, pudo comprenderseel significado de la carga eléctrica.

EJ 1. Normalmente, los cuerpos no tienen carga eléctrica. ¿Cómo se llaman, en general, los cuerposque no tienen carga eléctrica? ________________________________________________________

EJ 2. En la UD 3 estudiamos los componentes últimos de los cuerpos: los átomos. Vimos que los átomos son neutros porque tienen el mismo número de cargas positivas (los protones) y de cargas negativas (los electrones). ¿Qué tiene que ocurrir para que un objeto neutro consiga carga eléctrica?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 3. ¿Si un objeto gana electrones, cuál es el signo de la carga que adquiere? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 4. ¿Qué tiene que ocurrir para que un cuerpo, inicialmente neutro, adquiera carga positiva? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 5. Entre cuerpos cargados aparece una fuerza a distancia. A veces esa fuerza es de atracción; otras de repulsión. ¿Cómo explicar ese comportamiento? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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EJ 6. Indica la carga que tienen los cuatro cuerpos de la figura, uno fijo en el suelo, y tres bolasunidas al techo unidas con hilo de seda, sabiendo que sólo uno de ellos tiene carga negativa.

EJ 7. ¿De qué factores dependen las fuerzas eléctricas?. Completa la tabla, ayudándote de la pág.121 de tu libro.

Factor Cómo actúa

A menor distancia, mayor fuerza

EJ 8. Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:a) A mayor distancia entre las cargas, mayor fuerza eléctrica entre ellas: ______________________b) Dos cargas de distinto signo se repelen ______________________________________________c) En aceite, las fuerzas eléctricas entre cargas son menores que en el aire: ____________________d) Si se dobla la carga de uno de los cuerpos, la fuerza eléctrica es el doble: ___________________

3. ELECTRIZACIÓN

EJ 9. ¿Qué es electrizar un cuerpo? ___________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 10. Una primera forma de electrizar un cuerpo es frotándolo con otro. ¿En qué consiste? (pág. 122 de tu libro de texto) . ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Una curiosidad. Este fenómeno de electrización por frotamientoera conocido desde la antigüedad. Entonces se utilizaba ámbar (resina fosilizada). En griego antiguo, la palabra para ámbar era elektrón. De ahí deriva nuestra palabra electricidad.

Al frotar un cuerpo cualquiera con otro de distintanaturaleza, ambos se electrizan.

EJ 11. ¿Qué clase de electricidad adquiere un objeto de plástico cuando se frota con un paño delana? ¿Y el paño de lana?

EJ 12. En la pág 123 del libro te enseña a levitar un aro de plástico. Explícalo aquí. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 13. Hay cuerpos, como el ámbar, en el que las cargas eléctricas que se producen se localizanúnicamente en los puntos frotados. ¿Qué nombre reciben los materiales que no permiten elmovimiento de las cargas eléctricas? __________________________________________________

EJ 14. ¿A qué llamamos materiales CONDUCTORES? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 15. Clasifica como aislantes o como conductores las siguientes sustancias:

a) cobre b) madera c) grafito

d) celofán e) corcho blanco f) agua pura

g) vidrio h) oro i) plata

EJ 16. Cuando una barra de cobre se frota, cogiéndola con la mano, no atrae pequeños papeles. Sinembargo, si se electriza esa misma barra de cobre poniéndole un mango de madera, entonces sí losatrae. Explica esta diferencia en el comportamiento de la barra metálica. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 17. Una segunda forma de electrizar un cuerpo es TOCÁNDOLO con un objeto cargado. ¿Quéocurre en esa caso? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Además de por frotamiento y por contacto, hay una terceraforma de cargar un objeto neutro: por inducción eléctrica.

EJ 18. Ya sabemos que cargas del mismo signo se repelen y con signos contrarios se atraen. Pero,¿cómo explicar que al acercar un plástico frotado -y, por tanto, cargado con carga negativa- apequeños trozos de papel NEUTRO, esto es, sin carga, estos sean atraídos?. (pág 122) ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 19. Pon los signos correspondientes de las cargas eléctricas que aparecen en ambas figuras.

4. FUERZA MAGNÉTICA

EJ 20. ¿Qué es el magnetismo? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 21. ¿A qué llamamos imán? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 22. ¿Qué son los polos de un imán y qué nombre reciben? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 23. ¿Qué colores se asignan, normalmente, a cada uno de los polos? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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vidrio frotado

papel neutro

plástico frotado

papel neutro

EJ 24. ¿Cómo conseguir que un imán tenga un solo polo? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 25. Pon el nombre de los polos del imán que está colgado del hilo y coloréalos.

EJ 26. Un imán está rodeado por un campo magnético invisible. ¿A qué llamamos campomagnético? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 27. Podemos investigar el campo magnético utilizando limaduras de hierro, las cuales se colocanordenadamente , formando líneas, cuando están cerca de un imán. Observando la disposición de laslimaduras se puede dibujar unas líneas que van de un polo del imán al otro. ¿Cómo se llaman esaslíneas? __________________________________________________________________________

EJ 28. Dibuja las líneas de fuerza alrededor de un imán. ¿De qué polo salen las lineas de fuerza?(pág 125 del libro). Colorea los polos del imán

Hay materiales, conocidos como imanes naturales, que se obtienendirectamente de la Tierra, y que tienen propiedades magnéticas.Por otro lado, se pueden construir artilugios que se comportencomo imanes. Son los imanes artificiales.

EJ 29. Desde la Antigüedad se conoce un mineral que tiene la propiedad deatraer al hierro (y a algunos otros metales, como el níquel -que forma partede las monedas de 1,2 y 5 céntimos de euro-). Ese mineral se encontró,primeramente, en una región griega conocida como Magnesia. ¿Cómo sellama ese imán natural? Búscalo en la pág 124 del libro_____________________________________________________

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N | S | N | S |

N S

EJ 30. Desde muy antiguo, se utilizaron los imanes naturales para la navegación. ¿Cómo se llamaese instrumento? ________________________________________________________________

EJ 31. La Tierra se comporta como un gigantesco imán dispuesto tal como muestra la figura.Colorea los polos del imán terrestre.

EJ 32. ¿Por qué tiene la Tierra un campo magnético? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 33. ¿Qué es el ángulo de declinación? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La magnetita es usada por diferentes animales para orientarseen el campo magnético de la tierra. Entre ellas las abejas y losmoluscos. Las palomas tienen en el pico pequeños granos demagnetita que determinan la dirección del campo magnético y lespermiten orientarse. También pequeñas bacterias tienen cristalesde magnetita de 40 hasta 100 nm en su interior, rodeadas de unamembrana dispuestas de modo que forman una especie de brújula ypermiten a las bacterias nadar siguiendo líneas del campomagnético.

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Polo Sur geomagnético

Norte

Los imanes ARTIFICIALES pueden ser imanes permanentes, siestán hechos de aleaciones de acero, o imanes temporales (llamadosELECTROIMANES) si están hechos con hierro dulce. El fundamento deestos imanes artificiales está en la experiencia de un físicodanés realizada en 1820.

EJ 34. ¿Cómo se llamaba ese físico danés y cuál fue esa experiencia? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Una corriente eléctrica crea un campo magnético (secomporta como un imán)

EJ 35. ¿En qué se basan los imanes temporales o electroimanes? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 36. En la pág 133 del libro, en el ejercicio 36, se muestra una grúa electromagnética, que usa unelectroimán para mover chatarra de un sitio a otro. ¿Se podría construir este tipo de grúa con unimán permanente?. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 37. Michael FARADAY, un físico inglés, en 1831, completó lo iniciado por Oersted. Buscabacrear corriente eléctrica con un imán. ¿Cómo lo consiguió? (pág 128 del libro). ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. FUERZA DE LA GRAVEDAD

Terminamos el estudio de las fuerzas a distancia estudiando lafuerza de la gravedad, responsable de que todos los cuerpos,gracias a su masa, se atraigan.

EJ 38. ¿Qué es la fuerza de la gravedad y cómo es su intensidad? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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EJ 39. ¿De qué factores depende la fuerza gravitatoria?. Completa la tabla, ayudándote de la pág.139 de tu libro.

Factor Cómo actúa

A menor distancia, mayor fuerza

EJ 40. Fue Isaac NEWTON quien estudió a fondo laatracción entre masas. Se cuenta que estando preocupadobuscando el por qué la Luna gira sobre la Tierra, cayó unamanzana sobre su cabeza y pensó que la fuerza que hizo caerla manzana es la misma fuerza que hace caer a la Luna.Pero ¿de verdad cae la Luna sobre la Tierra?. Explícalofijándote en la pág 138 de tu libro.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 41. ¿A qué llamamos PESO? _____________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 42. Escribe aquí la ecuación matemática que permite conocer el peso de un cuerpo. Indica elsignificado de cada letra.

EJ 43. ¿Quién pesa más: Ana, cuya masa es 60 kg o Nacho, cuyo peso es 590 N?

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EJ 44. Muchas veces se confunde la masa de un cuerpo con su peso, aunque son conceptos muydiferentes. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas?

(a) la masa de un objeto es la misma en la Tierra que en cualquier otro planeta.(b) el peso de un objeto es distinto en la Tierra que en cualquier otro planeta.(c) la masa de un cuerpo se mide con una balanza; el peso con un dinamómetro.(d) el peso de un cuerpo se mide en newtons; la masa en kilogramos.

EJ 45. El peso hace caer a los cuerpos sobre el planeta.Pero, ¿qué es caer?. En la figura se representa a cuatroindividuos con agua en una jarra. Si se vierte el agua,¿cómo caería?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 46. Aunque la fuerza de atracción gravitatoria es muy débil -comparadas con las fuerzaseléctricas y magnéticas-, es, sin embargo, la que gobierna los movimientos de los cuerpos queforman el Universo. ¿Por qué? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8.RESUMEN DE LA UNIDAD DIDÁCTICA

EJ 47. Haga un esquema resumen de la unidad didáctica

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Física y Química 2º E.S.O.Trabajo de la séptima unidad didáctica

MODIFICANDO LAS VARIABLES DE UN ELECTROIMÁN.

En la pág 129 de tu libro se describe de forma clara y detallada cómo se construye unelectroimán casero y qué variables pueden ir cambiándose para entender mejor como funciona eseelectroimán. La práctica consta de 4 partes y dos actividades (la 16 y la 17). Haz cada parte de lapráctica escribiendo los resultados y contesta a las actividades propuestas.

1) CONSTRUIMOS EL ELECTROIMAN.

2) ESTUDIAMOS LAS VARIABLES: LAS ESPIRASnº de espiras nº de clips

3) COMPROBAMOS LA POLARIDAD.

4) INVERTIMOS LA POLARIDAD

CUESTIÓN 16.a)

b)

CUESTIÓN 17.a)

b)

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LAS FUERZAS Y LASMÁQUINAS SIMPLES




LIBRO DE TEXTO: PÁG. 159-167

DICCIONARIO O ENCICLOPEDIA



LAS FUERZAS Y LAS MÁQUINAS SIMPLES

1. INTRODUCCIÓN

Terminamos este bloque de unidades didácticas con las máquinas.

Las máquinas son instrumentos que permiten aplicarventajosamente, las fuerzas.

EJ 1. ¿Para qué dos cosas sirven las máquinas? ( pág. 161 de tu libro) ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. MÁQUINAS SIMPLES

Una máquina es simple cuando sólo posee un punto de apoyo. Lasmáquinas simples varían según la ubicación del punto de apoyo. Sonmáquinas simples las palancas, los tornos, las poleas, las ruedasy ejes, los planos inclinados o rampas, los tornillos y las cuñas.

EJ 2. Completa la tabla con las diferentes máquinas simples.

Máquina simple Definición

Barra rígida que gira alrededor de un punto llamado puntode apoyo o fulcro.

Cilindro cuyo eje descansa en dos soportes o cojinetes yque puede girar por medio de un manubrio solidario delmismo eje

Superficie plana que forma con el suelo un ángulo entre 0ºy 90º

Cuña

Tornillo

Disco rígido que puede girar alrededor de su eje, que estáfijo a una armadura y que en su contorno lleva una gargantao canal por el que pasa una cuerda

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EJ 3. Indica el nombre de la máquina simple.

3. FUERZAS EN LAS MÁQUINAS SIMPLES.

Son dos las fuerzas importantes en cualquier máquina simple:el esfuerzo y la carga. El esfuerzo (llamado a veces potencia) esla fuerza que se aplica a la máquina y la carga (llamada a vecesresistencia) es la fuerza que la máquina tiene que superar.

Se llama BRAZO a la distancia entre una de esas fuerzas y elpunto de apoyo.

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Brazo de potencia

Brazo de resistencia

R = brazo de potenciar = brazo de resistencia brazo de potencia

brazo de resistencia

En todos los casos se cumple que el producto de una fuerza por subrazo es igual al producto de la otra fuerza por su brazo. Esto seconoce como LEY DE LA PALANCA.

Potencia . brazo de potencia = Resistencia . brazo de resistencia

EJ 4. Un plano inclinado o rampa debe salvar una altura de dos metros. Queremos subir un tonelcuya carga (o resistencia) es 1000 N haciendo un esfuerzo (o potencia) de 100 N. ¿Cuánto debemedir la rampa?

EJ 5. El radio del manubrio de un torno mide 0,5 m y el radio del cilindro es 0,15 m. Queremoslevantar un objeto cuya carga es 2000N. ¿Qué potencia o esfuerzo hay que hacer?

4. TIPOS DE PALANCAS

Hay tres tipos o géneros de palancas. Se diferencian unas deotras en las posiciones del punto de apoyo (o fulcro), el esfuerzo(potencia) y la carga (resistencia).

EJ 6. Completa la tabla:

Género de la palanca Colocación de las fuerzas Características

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EJ 7. Identifica el género de las palancas:

EJ 8. ¿A qué género de palanca pertenecen:a) el cuchillo de los panaderos: _______________ b) el remo: _______________________

c) un cascanueces: ___________________________

e) una balanza

EJ 9. ¿Qué carga se podrá levantar con una barra de 2 m de larga, aplicando un esfuerzo de 150 N yestando su punto de apoyo a 10 cm del cuerpo a mover?

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R

d) el antebrazo cuando apoyado en codo levanta un objeto: _________________________

f) unas pinzas : _________________________

EJ 10. ¿Qué potencia (esfuerzo) debe ejercerse sobre un remo de 2,25 m de longitud, sabiendo quela lancha opone 27 N de resistencia (carga) y que hay 0,25 m de distancia entre la mano y el puntoen el que se articula el remo?

EJ 11. Hacia el año 210 antes de Cristo, el gran Arquímedes de Siracusa dijo: "Dadme un punto deapoyo y moveré el mundo". ¿Cómo puede ser eso? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 12. ¿En qué genero de palanca la resistencia es siempre mayor que la potencia? ____________________________________________________________________________________________

5. POLEA SIMPLE O POLEA FIJA

EJ 13. En El secreto del unicornio, Tintín, encerrado en los sótanos del castillo de Moulinsart,intenta levantar una viga para usarla como ariete. No pudiendo levantarla directamente, utiliza unacuerda, hecha con sábanas anudadas, pasándolas a través de una argolla del techo, que hace el papelde polea. En tu opinión, ¿puede creerse que pueda levantar la viga con la polea si no puedelevantarla directamente?.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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No la puedo ni levantar

Hop

EJ 14. En la pág 166 de tu libro hay un ejercicio parecido al de Tintín. Dos niños suben una cesta;Sara la sube con una polea simple; Pedro tira de ella directamente. ¿Quién crees tú que hace menosfuerza al subir la misma cesta? _______________________________________________________________________________________________________________________________________

La polea simple es una rueda, de madera o metal, que puedegirar alrededor de su eje, el cual está fijo a una armadura de laque cuelga; sobre su contorno lleva una hendidura, llamada canal ogarganta, por la que pasa una cuerda.

EJ 15. Completa (pág 166 del libro). La polea, en realidad, es una palanca ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 16. La ley de la palanca, aplicada a la polea, queda como:

EJ 17. ¿Qué fuerza es mayor en una polea fija: el esfuerzo o la carga? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 18. ¿Cuál es, entonces, la ventaja de la polea simple? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. POLIPASTO O APAREJO

El polipasto es un conjunto de poleas, unas fijas al techo yotras móviles, situadas entre las fijas, de las que cuelga lacarga.

En estas figuras se ven diferentes disposiciones de las poleasfijas y móviles. Se comprueba que, en los polipastos, el esfuerzo

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necesario para levantar una carga es igual al valor de la cargadividido por el número de poleas totales.

EJ 19. En el dibujo anterior, la carga es de 120 N. ¿Cuál debe ser el esfuerzo F realizado?

EJ 20. El polipasto o aparejo multiplica la fuerza aplicada. Tiene, sin embargo, una desventaja.¿Cuál? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 21. Si en EJ 19 queremos subir la carga 5 m de altura, ¿de cuántos metros de cuerda hay quetirar?

EJ 22. En las pág 158 y 159 de tu libro se comenta la "garra de Arquímedes" o , en latín, manusferrea. ¿Por qué estaba compuesta y con qué fin la utilizó? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 23. Como resumen, señala si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:a) la polea simple aumenta la fuerza ......................... _________________________b) la polea simple no reduce la fuerza aplicada para

levantar un peso pero es más cómodo tirar hacia abajo ..................................................................... _________________________

c) En los polipastos la carga sube con una velocidad mayor que la de la cuerda de la que se tira ... _________________________

d) En el plano inclinado, siempre, el esfuerzo es más pequeño que la carga ............................................ __________________________e) En el torno, un esfuerzo pequeño vence a una carga mayor, pero tiene que hacer un mayor recorrido. _________________________f) La cuña y el tornillo son máquinas que proceden del plano inclinado. ................................................. __________________________g) En las palancas de primer grado, la potencia es mayor que la resistencia ......................................... __________________________

7. RESUMEN DE LA UNIDAD DIDÁCTICAEJ 24. . Haz un esquema de la unidad didáctica.

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Física y Química 2º E.S.O.Trabajo de la octava unidad didáctica

Las máquinas son ingenios que modifican fuerzas o transmiten y transforman elmovimiento. En este trabajo vamos a utilizar una máquina para transformar un movimiento devaivén en otro de rotación. Además, gracias al calor generado por la fuerza de rozamiento, seproducirá humo. En la pág. 169 de tu libro de texto se muestra un dibujo del procedimiento.

PRECAUCIÓN: REALIZA ESTE TRABAJO EN UN LUGAR ABIERTO, LEJOS DEPRODUCTOS QUE SE PUEDAN QUEMAR.Necesitarás:a) un arco, formado por un palo que se curva y en sus extremos se ata una cuerda. La cuerda puedeser de cualquier clase.b) un palo largo y redondo de madera.c) una pequeña tabla de madera blanda (pino, higuera, etc.)d) una chinchetae) un trozo grueso de madera con un orificio del tamaño del palo de madera. También valdría unapiedra o un objeto de cocina con un hueco (una huevera, un vaso pequeño de vidrio).

Procedimiento:- Haz un arco con una cuerda eintroduce un palo, dando dosvueltas como muestra la figura dela pág. 169. - Clava una chincheta en unextremo del palo.- Apoya el otro extremo sobre lapequeña tabla de madera blanda.- Mantén sujeta esa pequeña tablade madera blanda (lo puedes hacerpisándola, ...)- Sujeta la parte superior del palocon el trozo grueso de madera.- Empuja el arco hacia adelante yhacia atrás rápidamente. Así setransformará el movimientorectilíneo de vaivén del arco en unmovimiento circular del palo vertical. El rozamiento con la madera de la base acabará generandohumo.- En cuanto salga humo, terminamos la experiencia. NO QUEREMOS HACER FUEGO, SÓLOQUE SALGA HUMO.

Debes presentar el resultado de esta experiencia indicando lo que has hecho, cuántotiempo pasó desde que comenzaste a girar el palo hasta que empezó el humo, y acompañado dealgún dibujo o fotografía o video.

El trabajo se puede hacer individualmente o por grupos de dos o tres personas.

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ENERGÍA (I)9ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA



LIBRO DE TEXTO: PÁG. 182-188

DICCIONARIO , ENCICLOPEDIA,INTERNET



ENERGÍA (I)

1. INTRODUCCIÓN

Empezamos la unidad con un verdad de perogrullo: sin energíano hay vida. Todos los seres vivos necesitan energía para nutrirsey reproducirse. Además, en el caso del hombre, energía va ligado abienestar. La energía es un factor indispensable para eldesarrollo de los pueblos.

La Humanidad consume actualmente setenta veces más energía quehace un siglo, y aunque ahora se tiende a un desarrollo sostenible-de modo que los recursos de la Tierra no se agoten y se gestionende forma responsable, pensando en las futuras generaciones- elconsumo seguirá creciendo, aunque de forma más moderada.

Para satisfacer este consumo habrá que realizar grandesesfuerzos técnicos y económicos que permitan desarrollar nuevasfuentes de energía para apoyar y sustituir a otras que, por seragotables o por su utilización específica, es necesario sustituir.

EJ 1. La gráfica relaciona el IDH (índice de desarrollo humano ò calidad de vida) con el consumoenergético por habitante y año. Señala qué afirmaciones son correctas.

a) para tener un altodesarrollo humano hacefalta consumir más que5000 kWh por persona yaño............_________

b) Un español consumeaproximadamente lo mismoque 160 nigerinos..... ____

c) Un habitante de EEUUtiene un IDH mucho mayorque España ........_______

d) En los paises más pobres,un pequeño incremento del gasto energético influye mucho en el IDH ......... _______________

E) A partir de unos 5000 kWh anual per cápita se puede hablar de despilfarro energético, ya que el IDH apenas aumenta por encima de ese consumo energético ............................____________

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2. BUSCANDO UNA DEFINICIÓN DE ENERGÍA.

EJ 2. . En los diccionarios podemos encontrar varias definiciones de la palabra energía:- Fuerza de voluntad, tesón en la actividad.- Vigor- Capacidad para obrar o producir un efecto, un cambio.- Entereza de ánimo

Elige la que le parezca más adecuada para nuestra asignatura y escríbela a continuación:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Un objeto (vivo o inerte) o una onda tiene energía cuandoproduce ,o es capaz de producir en otro objeto, una modificaciónde cualquier tipo, ya sea física o química. Al provocar lamodificación, el primer objeto pierde parte o la totalidad de suenergía, que pasa al segundo objeto.

EJ 3. ¿Tiene energía la luz? ¿Y el sonido? . Justifica tu respuesta________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 4. Una maceta, mientras está sujeta en una terraza no produce ningún cambio. Sin embargo,tiene energía porque es capaz de producir esos cambios. ¿Cómo? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. FORMAS EN LAS QUE SE PRESENTA LA ENERGÍA

EJ 5. Indique cuál o cuáles de los siguientes cuerpos o radiaciones poseen energía, o sea, producen oson capaces de producir, en las condiciones adecuadas, una modificación física o química.

(a) Un camión de dos toneladas a 10 km/h.(b) una maceta de medio kilogramo en un tejado a veinte metros del suelo.(c) una llama.(d) los rayos ultravioleta(e) un bocadillo de chorizo(f) unos gramos de uranio radiactivo(g) unos mililitros de gasolina

La energía es única, capacidad de obrar. Sin embargo, parahacer más fácil su estudio, distinguimos varias formas depresentarse la energía.

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EJ 6. Completa la tabla (pág 184 de tu libro de texto)

Forma de energía ¿Dónde se encuentra? EjemploLos cuerpos que se mueven

Una pelota en un tejado

Energía potencial elástica

Cuando hay partículas con carga eléctrica moviéndose todas en una dirección.

La luz

Energía química

Un núcleo atómico que se rompe en otros núcleos distintos y más ligeros y libera gran cantidad de energía

Los cuerpos según su temperatura.

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EJ 7. Indica que forma o formas de energía tienen los siguientes cuerpos:

EC EPG EPE ET ENFi

ENFu EQ EE EL

Una cierta cantidad de gasolina

Un trozo de plutonio

Un vaso de agua caliente

Un pájaro, parado, en la rama deun árbol

Otro pájaro, volando

Una buena comida

Un globo hinchado

Una cama elástica deformada

Vapor de agua

Un cuerpo cargado.

El Sol y cualquier otra estrella

EJ 8. ¿A qué se llama energía mecánica? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 9. De los ejemplos estudiados en el EJ 7, ¿cuáles tienen energía mecánica? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. UNIDADES DE LA ENERGÍA

La energía es una magnitud; esto significa que se puede medir,y que tiene una unidad que se utiliza en todo el mundo. La unidadde energía es el joule (que se españoliza y se dice julio) y serepresenta por J.

EJ 10. Además del julio, son también muy utilizadas otras unidades de energía: la caloría y el kilovatiohora. Completa la tabla:

Unidades de energía

Unidad Símbolo equivale aJ 1 J

cal 4'18 J

kWh 3,6.106 J

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ENERGÍA MECÁNICA

EJ 11. Indica en kJ (kilojulios) la energía contenida en 100 g de una tarta de chocolate (367 kcal). DATO: La relación entre el kJ y la kcal es la misma que entre el julio y la caloría.

4. CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA

La energía tiene una serie de características que nos sirvenpara reconocerla.

EJ 12. Completa la tabla:

Característica dela energía

Eso significa que Ejemplo/s

Se TRANSFORMA _____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Se CONSERVA _____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Se DEGRADA _____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

5. MEDIDA DE LA DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA: RENDIMIENTO

El rendimiento mide que parte de la energía inicial seaprovecha al transformarla en otra forma de energía. La energía noaprovechada se "disipa" en forma de energía térmica.

El rendimiento se suele expresar en tantos por ciento. Así, side cada 1000 J iniciales se aprovechan 650 J, se dice que elrendimiento es del 65%. Para calcularlo se usa una regla de tres:

Si de 1000 J -------------> 650 J de 100 J -------------> Rendimiento (%)

130

se aprovechan

Rendimiento=650.100

1000=65 %

EJ 13. En una central hidroeléctrica, la caida del agua proporciona 10000 kJ; se obtienen 7000 kJ deenergía eléctrica. (a) Halla el rendimiento de esa central. (b) ¿Qué ha pasado con los otros 3000 kJ?

EJ 14. Para comprobar qué motor es más rentable se ha hecho una prueba con dos coches de igual chasis. Se obtienen los siguientes resultados (pág 187 del libro):

Motor Rendimiento Consumo Precio unitario

Diesel 40% 6 L cada 100 km 1,2 € cada litro

Eléctrico 90% 20 kWh cada 100 km 0,16 € cada kWh

(a) ¿Qué tipo de motor aprovecha mejor la energía? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(b) ¿Cuánto cuesta recorrer 100 km en cada caso?

EJ 15. En un aerogenerador, el 100% de la energía que mueve sus palas es energía cinética del viento. El 30% de la energía inicial se transforma en energía térmica y el 70% en energía eléctrica. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?:

a) El aerogenerador utiliza 100 J de energía cinética. b) Por cada 100 J de energía cinética se producen 100 J de energía eléctricac) Si el aerogenerador utiliza 20 millones de J, se disipan 6000000 Jd) Si el aerogenerador utiliza 20 millones de J, se consiguen 1,4.106 J de energía eléctrica.

6. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA Hemos visto que la energía se presenta de diferentes

formas. Esta distinción entre formas de energía es algoconvencional, que nos facilita el estudio y la comprensión de

131

algunos fenómenos. Pero no debemos olvidar que la energía esúnica: capacidad de obrar, de modificar algo. De tal manera queuna forma de energía se transforma en otras muchas.

EJ 16. Explica las transformaciones de energía que se producen cuando:

Forma de energía que se pierde

Forma de energía que se gana

(a) cae una maceta. maceta: maceta:

(b) un cuerpo se coloca encima de una llama llama: cuerpo:

(c) la luz del Sol incide sobre una planta Sol: planta:

(d) se lanza una piedra con un tirachinas. tirachinas: piedra:

(e) Se accionan los frenos de una bicicleta. bicicleta: frenos:

(f) Un automóvil arranca. gasolina: automóvil:

(g) Un relámpago produce un rayo y un trueno

relámpago: rayo:trueno:

7. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA. TRABAJO,CALOR,RADIACIÓN

Hemos visto que por ser única, la energía puedetransformarse de una forma en otra. En el ejercicio anterior seobserva que, en ocasiones, la transformación de energía serealiza en el mismo cuerpo (como en el caso de la maceta). Enese caso, la energía del cuerpo no cambia (se dice que seconserva la energía).

En otros casos, una materia pierde una forma de energía;otro cuerpo gana toda la energía perdida por el primero, de modoque la cantidad total de energía que hay en el Universo essiempre la misma: esto se conoce como Ley de la conservación dela energía.

La energía que pasa de un cuerpo a otro, por ejemplo, deltirachinas a la piedra, se llama, según los casos, calor,trabajo mecánico o radiación. La energía transferida se denominaCALOR, si sirve para cambiar la temperatura o el estado físicode un cuerpo; es RADIACIÓN cuando aparece una luz o un sonido;finalmente se transfiere energía en forma de TRABAJO MECÁNICO encualquier otro caso. Calor y radiación los estudiaremos enpróximas unidades didácticas.

EJ 17. En la página 186 de tu libro se expresa el principio de conservación de la energía. Escríbeloaquí: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

132

EJ 18. Un alumno, que cree entender todo esto de la conservación de la energía, comenta con unaamiga: “Mira, la energía que tiene un cuerpo es siempre la misma; por eso se dice que se conserva”.“No estoy yo muy segura de que sea eso”, dice la muchacha. ¿Puedes aclarar sus dudas?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 19. Imaginemos un proceso muy habitual en nuestras casas como es el de calentar agua. Para elloutilizamos butano. Al arder el butano pierde energía química y el agua gana energía térmica (ganatemperatura). La energía transferida en este caso es CALOR. Completa la siguiente tabla:

butano ------------> agua Forma de energía E. QUÍMICA CALOR E. TÉRMICA

valor inicial 1000 J 980J 400 Jvalor final 20 J

EJ 20. Para sacar la bola en una máquina recreativa se deforma un muelle; al soltarse toda suenergía (potencial elástica) la transfiere a la bola parada, que gana velocidad (energía cinética) yaltura (energía potencial gravitatoria). Completa la tabla:

muelle -------------> bola

Forma de energía energía potencialelástica

TRABAJO E. cinética energía potencialgravitatoria

valor inicial valor final 0 J 13000 J

0 J 0 J 1000 J

EJ 21. En una central nuclear, se calienta agua (gana energía térmica) gracias a que el uranio,radiactivo, pierde energía nuclear. Completa la tabla:

uranio --------------> agua

Forma de energía E. nuclear E. térmicavalor inicial valor final 25.000.000 J

3000 J1.254.995 J

8. ESTUDIO MÁS DETALLADO DE ALGUNAS FORMAS DE ENERGÍA.

8.1. ENERGÍA CINÉTICA.La poseen todos los cuerpos que se mueven.

donde m es la masa del cuerpo (hay que ponerla en kilogramos) y vsu velocidad (tiene que expresarse en m/s). El resultado vieneexpresado en julios.

133

EC=m. v2

2

EJ 22. Si dos cuerpos de igual masa se mueven con distinta velocidad, ¿Cuál posee más energíacinética? ________________________________________________________________________

EJ 23. Halla la energía cinética de:(a) un camión de 2000 kg a 10 m/s

(b) un coche de 1200 kg a 108 km/h (30 m/s)

(c) un peatón de 80 kg que está parado esperando a cruzar una calle

(d) un asteroide, de 50 kg, que se mueve por el espacio a 100 m/s?.

8.2. ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA

La poseen los cuerpos por estar situados a una determinada altura, h. siendo m la masa del cuerpo, en kilogramos, g la gravedad (9'8m/s2; por comodidad tomaremos 10 m/s2) y h la altura, en metros.

EJ 24. Calcula la energía potencial gravitatoria de los siguientes cuerpos:(a) una maceta de 1 kg a 50 m del suelo

(b) una piedra de 500 kg a 2 m del suelo

134

EPG = m.g.h

9. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

EJ 25. Fijándote en la pág 189 de tu libro, indica cuándo se conserva la energía mecánica y en quécasos no se conserva. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

En los ejercicios que vienen a continuación, despreciaremoslas fuerzas de rozamiento de los objetos con el aire.

EJ 26. ¿Desde qué altura hay que dejar caer (velocidad nula) una piedra de 2 kg para que al llegar alsuelo su velocidad sea de 50 m/s?. Ayúdate con la siguiente tabla:

piedra ---------------> piedra

altura EPgravitatoriia Trabajo EC velocidad EMvalor inicial (4)

(3)

(2)0 J 0 m/s

________ J

valor final 0 m 0 J (1)

50 m/s

________ J

Pierde ___J Gana ___J

EJ 27. Se lanza desde el suelo hacia arriba una piedra de 200 g con una rapidez de 10 m/s. ¿A quéaltura su energía cinética y su energía potencial tienen el mismo valor? ¿Qué velocidad tiene en esemomento?. Ayúdate con la tabla:

piedra ---------------> piedra

altura EPgravitatoriia Trabajo EC velocidad EMvalor inicial

________ J

valor final

________ J

Gana ___J Pierde __J

EJ 28. Una piedra de 2 kg a 30 m de altura no tiene velocidad. Vamos a calcular, utilizando la tablade siempre, a qué altura se encuentra cuando su velocidad es:a) 5 m/s; b) 10 m/s; c) 15m/s; d) 20 m/s y e) 24 m/s .

a) piedra -----------> piedra

altura EPgravitatoriia Trabajo EC velocidadvalor inicial

valor final

Pierde___J Gana ___J

135

b) piedra -----------> piedra


valor final


c) piedra -----------> piedra


valor final


d) piedra -----------> piedra


valor final


e) piedra -----------> piedra


valor final


Para terminar, representa en una gráfica la altura de la piedra y su velocidad en ese momento.

10. RESUMEN DE LA UNIDAD DIDÁCTICAEJ 29. Realiza un esquema-resumen de esta unidad.

136

Altura, m

velocidad

0 5 10 15 20 25 m/s

0

10

20

30

137

138

Trabajo de la 9º UD:

LA ENERGÍA (I)

La energía es capacidad de producir cambios. Aunque la energía es única, para facilitar suestudio, se habla de diferentes formas en las que se presenta la energía, pudiendo transformarse unaforma en otra. Lás máquinas son dispositivos que producen trabajo con eficacia y transforman unasformas de energías en otras. Con este trabajo vamos a construir una sencilla máquina, una catapulta,y tendrás que ver qué factores afectan al alcance del proyectil.

La construcción es bien sencilla: clava dos clavos en un trozo pesado de madera y colocaentre ellas una goma. El proyectil será una bola hecha con papel (puede ser de folio, de aluminio).Te hará falta también una regla para medir el alcance del proyectil.

Algunas de las variables que pueden afectan a la distancia a la que llega la bola son:- tamaño de la bola- material del que está fabricada la bola- tipo de goma (más gruesa o más fina)- separación de los clavos - inclinación de la catapulta (se puede colocar alguna cuña en un lado de la catapulta)

Se elige una de esas variables. Vamos a suponer que eliges el material del que está fabricada labola. Haces entonces varias bolas de igual tamaño, pero con materiales diferentes y que no sedeformen (papel apretado, papel aluminio apretado, una piedra que tenga ese tamaño, madera, ..,cualquier cosa que se te ocurra). Cargas la catapulta, tiras hacia atrás la goma tanto como puedas ylanzas la bola; tienes que medir la distancia a la que llega la bola cuando choca contra el suelo laprimera vez. Entonces completas una tabla con los siguientes datos:

COSAS QUE NO CAMBIAN:1. Tamaño de la bola : .......................................2. Tipo de goma: ...............................................3. Separación de los clavos: .............................4. Inclinación de la catapulta: ...........................

COSAS QUE HAN VARIADO: el material con el que he fabricado la bola.

material utilizado distancia alcanzada por la bola

a)

b)

.............

139

CONCLUSIONES QUE SE PUEDEN SACAR DE ESTA PRIMERA EXPERIENCIA:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Repetid la experiencia cambiando otra cosa , por ejemplo, la inclinación de la catapulta .Las demás (tamaño de la bola, el material de la bola, separación de los clavos, tipo de goma) tienenque valer siempre lo mismo.

Entonces completas una tabla con los siguientes datos:

COSAS QUE NO CAMBIAN:Tamaño de la bola : .......................................Material del que está formada la bola: .........Separación de los clavos: .............................Tipo de goma: ...............................................

COSAS QUE HAN VARIADO: la inclinación de la catapulta

inclinación de la catapulta distancia alcanzada por la bola

a) sin plano

b)un plano de ..........º

.............

CONCLUSIONES QUE SE PUEDEN SACAR DE LA SEGUNDA EXPERIENCIA:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

140

PLANO

141

ENERGÍA (II)10ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA



LIBRO DE TEXTO: PÁG. 128,192-203,220

DICCIONARIO, ENCICLOPEDIA ,INTERNET



ENERGÍA (II)

1. INTRODUCCIÓN

Este unidad es continuación de la anterior. En éstaestudiaremos el ciclo de la energía, desde que se extrae laenergía primaria y llega a los hogares o fábricas en forma deenergía útil

2 . EL APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA

En esta parte del tema, vamos a centrarnos en la forma quetenemos los seres humanos de conseguir la energía que tiene laTierra y la que nos llega del Sol. Son procesos muy complicados yse extienden a todo el planeta. Este sistema comprende diversascadenas energéticas centradas alrededor de cuatro tipos deoperaciones:

- Producción o extracción de las fuentes de energía primaria(carbón, petróleo, uranio, viento, sol, mareas, agua en altura,etc.) en las minas , yacimientos, presas, etc.

- Transformación de la energía primaria en productos energéticossecundarios: combustibles -en las refinerías- y electricidad -enlas centrales eléctricas-.

- Transporte y distribución a los usuarios en forma de energíafinal (en gasolineras, bombonas de butano y propano, tuberías degas natural, lineas de alta, media y baja tensión, cableado de lascasas). - Transformación de la energía final en energía útil(luminosa=bombillas; mecánica=batidora,lavadora, etc.; sonora:timbre; etc.) requerida por los usuarios.

EJ 1. Explica el proceso por el que a partir de carbón se enciende una luz al darle al interruptor. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

142

3. FUENTES DE ENERGÍA PRIMARIA.

EJ 2. ¿Cómo se puede definir una fuente de energía (pág 192 de tu libro) _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 3. ¿Qué diferencia una fuente de energía renovable de la que no lo es? Señala un ejemplo de cadatipo. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 4. El Sol, como todas las estrellas, tiene una vida limitada y llegará un momento en el que no emita energía. ¿Por qué se considera entonces como una fuente renovable de energía?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 5. ¿En qué porcentaje participan las fuentes de energía renovable y no renovable en laproducción de electricidad en España ?. Haz un diagrama con dos quesitos y coloréalos con lápiz decolores sin apretar.

3.1. FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES

EJ 6. Completa la tabla para el carbón.

Origen Usos____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 7. Lo mismo con el petróleo

Origen Usos____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

143

Renovables_____ %

No renovables_____ %

EJ 8. Completa la tabla para el gas natural.

Origen Usos_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 9. Estas tres fuentes de energía son llamados combustibles FÓSILES. ¿Por qué fósiles? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 10. ¿Qué es el efecto invernadero? (pág 220 del libro) ¿Cuáles de las tres fuentes anterioresemiten, al quemarse, mayor cantidad de gases de “efecto invernadero”? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 11. Los gases de “efecto invernadero”, el más importante es el CO2, se producen, además de porla combustión de los combustibles fósiles, en procesos naturales. Quizás, el que más te sorprendasea el de los pedos de las vacas. Pero hay otros. ¿Podrías decir alguno? (pág 220 del libro) .________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 12. ¿Qué ocurriría si en la atmósfera no hubiera gases de efecto invernadero? Lee la pág 220________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La última fuente no renovable es el uranio, base de laenergía nuclear. Este elemento se obtiene a partir del mineralpechblenda o uraninita, que es bastante abundante y está muyrepartido en la Tierra y que se extrae en minas. En España porExtremadura, Salamanca, etc. Su energía tiene diferentes usos(médicos, militares, industriales, conservación de alimentos,control de plagas de insectos) y también el de producirelectricidad.

144

EJ 13. Muchas veces se dice que “no hay nada nuevo bajo el Sol” (“nil novi sub sole”). En el casode la energía nuclear ese dicho también es verdad. En la república africana de Gabón, en lalocalidad de Oklo, hace ahora la friolera de 1800 millones de años, se pusieron en funcionamientoespontáneamente seis reactores nucleares y estuvieron funcionando unos miles de siglos,consumiendo unos 5000 kg de uranio. ¿Qué te parece? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.2. FUENTES DE ENERGIA RENOVABLES

EJ 14. Completa la siguiente tabla (pág 192 del libro):

Fuente deenergía

Utiliza Se aprovecha para

Hidráulica

Solar térmica

Solarfotovoltaica

Eólica

Biomasa

Geotérmica

Maremotriz

EJ 15. ¿Cuáles de las fuentes anteriores, renovables o no, obtienen su energía del Sol? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 16. Completa la tabla, en la que se muestran fuentes de energía y sus inconvenientes. (pág 195)

Contaminación del aire; aumenta el efecto invernadero

NUCLEAR

Impacto en el paisaje. Muerte de aves.

Pérdida de terrenos valiosos; problemas con ríos.

145

4 . TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA PRIMARIA EN ELECTRICIDAD:CENTRALES ELÉCTRICAS.

Una central eléctrica es una instalación capaz de convertir enelectricidad la energía contenida en una fuente de energíaprimaria. Las centrales eléctricas se pueden clasificar entérmicas (de carbón, de fuel-oil, de gas, de biomasa, nuclear) yen no térmicas (hidroeléctrica, eólica, maremotriz). Las primerasproducen vapor de agua a presión, mientras que las segundasutilizan la velocidad del agua o del aire; en todos los casos, conel agua, aire o con el vapor se mueve una turbina conectada con unalternador, que es donde se produce la electricidad.

EJ 17. En las figuras se representa una turbina y un alternador. Identifica cada uno con lossiguientes datos: la turbina es una máquina formada por una rueda provista de unas paletas,llamadas álabes, y sujeta a un eje central que gira impulsada por la energía de un fluido (agua, vaporde agua, aire, etc). El alternador es una máquina que aprovecha el giro de un imán para producircorriente eléctrica en unas bobinas de cobre.

EJ 18. ¿En qué famoso experimento, que ya hemos estudiado en una UD anterior, se basa elfuncionamiento de un alternador? (ver pág 128 de tu libro de texto). ¿A qué conclusión se llega enese experimento? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

146

FUENTES DE ENERGÍA

Hidráulica

Carbón

Petróleo

Nuclear

Agua

Vapor

TURBINA ALTERNADOR

Eje girando

Electricidad

RED

EólicaAire

5. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA PRIMARIA EN COMBUSTIBLES:REFINERIAS Y GASIFICADORAS.

EJ 19. Para obtener combustibles, el petróleo se destila, proceso que se produce en una refinería. Busca en un diccionario o enciclopedia qué es la destilación. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 20. En la imagen se representan los productos que se obtienen de la destilación del petróleo. Une cada producto con su uso (busca en enciclopedia, ...)

Aceites pesados

Gasolina

Alquitrán y asfalto

Propano, butano

Aceites ligeros

Queroseno

Vaselina

6. TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN A LOS USUARIOS EN FORMA DEENERGÍA FINAL.

EJ 21. ¿Cómo llega a los usuarios la electricidad y los combustibles obtenidos en la etapa anterior?Mira la página 142 del cuadernillo._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

A la salida de una central eléctrica, la electricidad deberecorrer grandes distancias hasta llegar a los hogares. En esetransporte, parte de la energía eléctrica se transforma en energíatérmica (los cables se calientan). Esto significa, como yasabemos, que se "disipa" parte de la energía eléctrica. Paraminimizar esa disipación, la electricidad que sale de la centraleléctrica está a alta tensión (decenas de miles de voltios).

147

7. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA FINAL EN ENERGÍA ÚTIL

EJ 22. ¿De qué hablamos cuando decimos energía “útil”?. Mira la pág 142 del cuadernillo.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7.1. CIRCUITOS ELÉCTRICOS. La transformación de la electricidad enenergía útil se realiza gracias a circuitos eléctricos. Uncircuito consta de una fuente de energía -una pila o un enchufe-,un conjunto de cables de cobre , un interruptor y los receptores,elementos que transforman la energía eléctrica en otros tipos deenergía: energía mecánica (motores de las lavadoras, batidora,etc.), energía luminosa (bombillas), energía sonora (timbre),energía térmica (resistencias, hornillos, secadores de pelo, ...)

Dibujar un circuito como el de la figura es complicado. Por eso seutilizan unos símbolos más cómodos de dibujar.

148

(enchufe)

EJ 23. Dibuja el circuito de la página 148 usando los símbolos de la tabla (un fusible es una resistencia)

Cuando los receptores están colocados uno a continuación del otro, se dice que están EN SERIE. La corriente eléctrica que pasa por uno pasa por todos.

EJ 24. Dibuja este circuito usando símbolos.

Se dice que los receptores están en PARALELO cuando una parte de la corriente pasa por uno y otra parte lo hace por el otro.

EJ 25. Dibuja este circuito usando símbolos.

149

Todos los aparatos eléctricos necesitan energía para empujar alos electrones y hacer que se muevan y circule la corriente por elcircuito. Esa energía, que es suministrada por pilas, baterías opor enchufes, se llama VOLTAJE y se mide en voltios (su símbolo esV). El aparato que se usa para medir el voltaje se llamavoltímetro.

Las pilas se pueden conectar en serie o en paralelo.

EJ 26. ¿Cuando se conectan en serie, qué ocurre con el voltaje total? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 27. Cuando se conectan en paralelo, el voltaje total es el mismo que el de una sola pila. ¿Qué se gana conectándolas en paralelo? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Las resistencias son receptores que dificultan el paso de loselectrones. Transforman energía eléctrica en energía térmica(braseros) o energía luminosa (bombillas). La resistencia se mideen OHMIOS (Ω). El nombre es un homenaje a Georg Simon OHM, queencontró una relación matemática entre el voltaje de una pila, laresistencia y la intensidad de la corriente que circula por ella.Esa relación matemática se conoce como "ley de Ohm" y dice que

VOLTAJE = INTENSIDAD . RESISTENCIA

V = I . R

en donde V se expresa en voltios, R en ohmios y la intensidad de la corriente en amperios (A).

EJ 28. Ahí tienes dos circuitos conlámparas idénticas.a) ¿Qué circuito tiene un voltaje mayor?________________________________b) ¿Qué lámpara brillará más?¿Por qué?________________________________

150

EN SERIE

EN PARALELO

EJ 29. En un experimento con cables diferentes se obtuvieron los siguientes resultados:

a) Ordena los cables según su resistencia, de mayor a menor.________________________________________________________________________________

b) Sabiendo que el voltaje de la pila es de 2V, halla la resistencia de cada cable.

7.2. SISTEMAS ELECTRÓNICOS. Las calculadoras, los televisores ylos robots de las fábricas son ejemplos de sistemas electrónicos.Utilizan la electricidad para controlar algo o para producirinformación. La mayoría de los sistemas electrónicos estándispuestos del mismo modo:

La entrada en una calculadora es el teclado; la información que llega a esta entrada se procesa y se dirige a la salida: el visor.

EJ 30. Completa:

Sistema electrónico Entrada Salida

Reproductor de DVD

Cajero automático

Lector de códigos de barra

Cámaras de vídeo

151

ENTRADA(S) → DECISIONES Ó PROCESOS → SALIDA(S)

Un sistema electrónico está formado por muchos componentes.Algunos se utilizan en los circuitos eléctricos: resistencias,condensadores; otros se fabrican con materiales especiales,llamados semiconductores, como los diodos y los transistores.Estos componentes se agrupan formando un circuito y varios deestos circuitos forman el sistema electrónico. Cada circuito sefabrica sobre un trozo pequeño de silicio y se encaja dentro deuna pequeña placa de plástico. Esta placa se denomina circuitointegrado (c.i.), chip o microchip.

EJ 31. Las entradas de algunos circuitos electrónicas son digitales. En otros casos, las entradas son analógicas. Busca en algún diccionario la definición de estas dos palabras.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. EL FUTURO DE LA ENERGÍA

Está en nuestras manos evitar el despilfarro energético.

EJ 32. Ordena estas acciones, según la importancia que tú le des a cada una de ellas:( ) Apagar las luces que no se están utilizando ( ) Utilizar la olla a presión.

( ) Utilizar bombillas de bajo consumo ( ) Comprobar el aislamiento de ventanas

( ) Comprar electrodomésticos de la clase A ( ) Llenar la lavadora y el lavavajillas.

( ) Utilizar el transporte público ( ) Reciclar papel y vidrio

( ) Apagar totalmente los aparatos eléctricos


152

153

154

Trabajo de la 10º UD:

Energía: LA FACTURA ELÉCTRICA EN TU HOGAR

1. Cómo calcular lo que nos cobra la Compañía eléctrica 2. ¿HAS VISTO ALGUNA VEZ UNA HOJA COMO ÉSTA? ES UNA FACTURA

ELÉCTRICA COMO LA QUE PAGÁIS EN VUESTRA CASA CADA MES

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Tu trabajo consiste en ir rellenando con los datos de la factura los diferentes items que se indican a continuación:

1) Potencia contratadaEs el importe mínimo (exceptuando los impuestos y el alquiler del contador) que pagaremos a lacompañía suministradora. Resulta de multiplicar la potencia en kW contratados, por los días queengloba la factura y por el precio que el Ministerio de Industria establece.

Aunque cada persona puede contratar la potencia que necesite la potencia contratada en los hogaresespañoles oscila entre los 3,3 y los 10 kilovatios. Por cada kilovatio (kW) de potencia contratada sepagan 1,48 euros/mes.

POTENCIA CONTRATADA EN ESTA FACTURA: _______________________________

156

2) Energía consumida

Se trata del consumo real que hemos hecho de la electricidad a lo largo del mes. Para conocer estedato se multiplican los kWh por el precio especificado.

Es importante que no confundamos la energía consumida con la potencia. El conteo que salga de laenergía consumida nos dirá cuánto debemos pagar.

ENERGÍA CONSUMIDA EN ESTA FACTURA: _______________________________

3) Consumo estimado

En ocasiones pueden hacernos la factura en función del consumo estimado. Esto se debe a que antesde 2008 las facturas se enviaban cada dos meses. Todavía hay contadores que leen la electricidadconsumida cada dos meses.

Para solucionar este desfase, la empresa hace un cálculo aproximado y en la factura siguientecorrige el exceso o defecto de la factura anterior.

CONSUMO ESTIMADO EN ESTA FACTURA: _______________________________

4) Impuesto sobre electricidad

Se trata de un impuesto especial que permite la inversión del Estado en energías alternativas. Esteimpuesto del 4,864% además pretende compensar los costes de la no construcción de nuevascentrales nucleares.

La tasa se ejerce sobre el importe fijo y el consumo real. Este tributo también está determinado porley.

¿CUÁNTOS EUROS SUPONE ESTE IMPUESTO EN ESTA FACTURA? _________________

5) Descuentos y sanciones

A la hora de contratar el servicio eléctrico ten en cuenta las tarifas especiales o bonos sociales que laempresa puede ofrecerte.

Además si tienes un consumo puntual excesivo (la potencia “enchufada” es mayor a la contratada)pueden pasar dos cosas dependiendo de la potencia que tengas contratada, que salte el ICP o que senos cobre esta sobrepotencia como un recargo en nuestra factura. El precio a pagar por este excesodependera de nuestro contrato eléctrico.

¿LOS HAY EN ESTA FACTURA? ________________________________________________

6) Alquiler equipos de medida

Generalmente los contadores pertenecen a la compañía eléctrica. Por el uso del equipo se paga unalquiler mensual determinado en el BOE cada año. El coste suele de ser de entre 0,5 y 1,2 euros.

¿CUÁL ES EL COSTE EN ESTA FACTURA? : _______________________________

157

7) Impuesto sobre el Valor AñadidoDesde el 1 de julio de 2010 el IVA para este servicio ha subido dos puntos. Por lo tanto todas lascantidades descritas se gravarán con un 18% de IVA.

¿CUÁNTOS EUROS SUPONE ESTE IMPUESTO EN ESTA FACTURA? _________________

8) Modo de facturación

La factura tendrá que especificar el modo de pago que has establecido con la empresa. Si se trata dedomiciliación bancaria, estará indicado de alguna manera cual es la cuenta a la que se cargarán loscostes.

Si el pago debe realizarse en persona, la factura especificará el número de cuenta sobre el que sedebe hacer el ingreso. Ten en cuenta que si este el método de pago, tendrás que realizarlo dentro deun plazo, si tienes duda sobre la fecha límite puedes consultarlo con tu compañía.

En caso de que se produzca un impago prolongado la compañía procederá a cortar el suministroeléctrico y a quitarnos el contador por lo que para recuperar el suministro deberemos ponernos encontacto con la compañía para solventar el problema.

9) Historial de consumo.

Muestra cómo ha ido evolucionando el gasto eléctrico a lo largo de los últimos doce meses. Estagráfica puede ayudarnos a comparar nuestro consumo de este mes con el mismo mes del añopasado. Si quieres conocer mejor tu consumo existen en el mercado unos medidores que nosregistran el consumo de nuestro hogar, nos dicen cómo y cuándo consumimos la energía.

¿CUÁNDO SE HA PRODUCIDO EL MAYOR CONSUMO? _________________________

BUSCA EXPLICACIONES PARA ELLO: ____________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10) Tarifa contratada.

Indica la tarifa que tiene contratada el usuario. Existen diferentes tarifas según las necesidades delcliente.

¿QUÉ TARIFA HA CONTRATADO EL CLIENTE? ___________________________________

BUSCA INFORMACIÓN EN INTERNET SOBRE OTRAS TARIFAS

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

158

159

ENERGÍA (III): CALORY TEMPERATURA




LIBRO DE TEXTO: PÁG. 184, 202-219

DICCIONARIO, ENCICLOPEDIA,INTERNET



ENERGÍA (III) : CALOR Y TEMPERATURA

1. INTRODUCCIÓN

En la novena unidad didáctica, al citar las formas en las quese presenta la energía, se habló de la energía térmica, comoaquella que se manifiesta como temperatura, y del calor, como lacantidad de energía que pasa de un cuerpo a otro, con tal de queestán a diferente temperatura. En esta unidad se va a profundizaren estos conceptos.

2. ENERGÍA TÉRMICA DE LOS CUERPOS. TEMPERATURA

La materia está constituida por una infinidad de átomos ymoléculas que se encuentran constantemente en movimiento(vibrando, apenas, en el caso de los sólidos; desplazándose unassobre otras, con dificultad, en caso de los líquidos; moviéndoselibremente en el caso de los gases); por ello afirmamos quecualquier materia posee energía cinética a escala atómica.

EJ 1. Recuerda la definición de energía térmica que vimos en la ud 9 (pág 184 del libro) _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 2. ¿A qué se llama movimiento térmico? (pág 206 del libro) ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 3. ¿Qué es la temperatura de un cuerpo? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 4. ¿Por qué se dice que la temperatura es una magnitud INTENSIVA? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 5. Tenemos dos recipientes con agua. Con los datos de la tabla, responde: el recipiente donde elagua tiene más energía es _____. La temperatura del agua es mayor en el recipiente ________

Recipiente nº de moléculas EC de cada molécula EC total del agua en el recipiente

A 10 1 μJ

B 10000 0,3 μJ

160

EJ 6. El agua de un lago a 10ºC tiene más energía cinética que el agua de un vaso a 80ºC. ¿Cómo esposible que teniendo más energía cinética tenga menos temperatura? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La temperatura, por tanto, está relacionada con la energíacinética de cada una de las moléculas del cuerpo, no con laenergía cinética del conjunto de ellas.

EJ 7. En todo el Universo, se pueden alcanzar temperaturas muy altas (cientos de millones degrados); pero, ¿cuál es la temperatura más baja que se puede alcanzar? ¿Qué fenómeno ocurre a esatemperatura? (pág 207 del libro ) _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 8. La escala absoluta de temperaturas recibe ese nombre porque en ella no existen temperaturasnegativas. ¿En qué unidades se mide y qué relación tiene con los grados centígrados?.

EJ 9. Completa la siguiente tabla:

Fenómeno temperatura Celsius temperatura absoluta

el agua hierve a (1 atm)

el agua se congela (1 at)

el hierro funde 1540ºC

el hidrógeno se congela 5 K

161

3. CALOR

En verano decimos ¡hace mucho calor!. Todos lo decimos, perocientíficamente, es incorrecto. Tendríamos que decir algo así como¡qué temperatura tan alta!

EJ 10. ¿Qué es el calor? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

El CALOR es, entonces, la energía que se tranfiere entre cuerposque están a diferentes temperaturas. Desde el punto de vistacientífico, un cuerpo NO TIENE calor; tiene energía térmica. Elcalor no es una forma de energía, sino una energía en tránsito, unproceso de transferencia de energía como consecuencia de unadiferencia de temperatura entre dos cuerpos.

EJ 11. Lee el siguiente texto: “Sabes que la lluvia es siempre agua, pero que el agua no siempre eslluvia. Para que el agua sea lluvia es necesario que caiga de las nubes al suelo; mientras el aguacae es lluvia, pero cuando llega al suelo es agua otra vez. Resumiendo: para que el agua sea lluviahace falta que caiga, es necesario que exista un desnivel de alturas.

Algo parecido ocurre con el calor: los cuerpos tienen energía, pero a esa energía que tienenlos cuerpos, aunque estén a una temperatura muy alta, no se le llama calor. El calor aparececuando un cuerpo cede energía a otro que se encuentra a una temperatura menor, y existe mientrasexista ese desnivel de temperaturas. De acuerdo, entonces, con nuestro símil, el calor sería lalluvia y el desnivel de temperatura sería el desnivel de altura. Una vez que los dos cuerpos hanalcanzado una temperatura igual, ya no podemos hablar de calor, sólo de energía térmica de cadauno de ellos.”

Como ves, al calor se le considera una “energía en tránsito”. ¿Qué significa este término y por quése le aplica al calor? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 12. ¿En qué sentido fluye el calor entre dos cuerpos, uno más frío que otro? ________________________________________________________________________________________________

EJ 13. ¿Qué tiene que ocurrir para que entre dos cuerpos en contacto no fluya calor? ____________________________________________________________________________________________

EJ 14. Si un cuerpo A y otro B están en equilibrio térmico, ¿cuál de los dos está más caliente? (pág206 del libro) ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

162

El calor fluye siempre desde el cuerpo más caliente hasta elcuerpo más frío, hasta que se igualan las temperaturas. En esemomento se alcanza el equilibrio térmico.

EJ 15. En lo que se dice anteriormente, un cuerpo aumenta su temperatura cuando se pone encontacto con otro cuerpo más caliente que él, ganando calor. Hay otras formas de calentar uncuerpo. Indica qué forma de energía se transforma en energía térmica en los siguientes casos:

(a) al frotarse las manos, aumenta su temperatura. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(b) Se quema un combustible o un explosivo.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(d) al pasar la corriente eléctrica por un hilo muy fino, aumenta su temperatura. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 16. Señala si las siguientes frases son verdaderas o falsas, corrigiéndolas en este último caso:

a) El calor mide la temperatura que puede cedero ganar un cuerpo

_______________________________________

_______________________________________

b) Los objetos no tienen calor, están a unatemperatura determinada

_______________________________________

_______________________________________

c) La temperatura de un objeto depende de lacantidad de materia que tenga

_______________________________________

_______________________________________

d) Todos los objetos tienen temperatura _______________________________________

_______________________________________

e) Al poner en contacto dos objetos que están adiferente temperatura, intercambian calor

_______________________________________

_______________________________________

f) El calor mide la energía térmica de loscuerpos

_______________________________________

_______________________________________

163

4. EFECTOS DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS

EJ 17. Lee las pág 212, 213 y 214 de tu libro y completa:

EFECTOS DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS

Efecto ¿En qué consiste? ¿Por qué se produce? o ¿de qué depende?

VARIACIÓN DE LATEMPERATURA

DILATACIÓN oCONTRACCIÓN

CAMBIO DE ESTADO

EJ 18. En la figura se representa una láminabimetálica. Está formada por dos láminas de dosmetales diferentes, uno que se dilata mucho (elsuperior) y otro que se dilata menos (el inferior), yque están soldadas. ¿Qué ocurrirá cuando se caliente? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 19. El agua presenta una dilatación anómala, como muestra la figura. Busca una explicación aesta gráfica en enciclopedias o la internet . ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 20. La dilatación anómala del agua tiene mucha importancia para la vida. Explica lo que ocurrecuando un lago se va enfriando. ¿Qué temperatura tiene el agua del fondo del lago? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

164

0 2 4 6 8 10 12 14 T(ºC)

1,0008

1,0006

1,0004

1,0002

1,0000

0,9998

volumen de 1 g de agua (cm3/g)

EJ 21. La dilatación de los cuerpos se puede emplear para medir la temperatura. Escribe, como unareceta, como construirías un termómetro, aprovechando que, al calentar un líquido encerrado en untubo, aumenta su longitud. ¿Qué puntos de referencia tomarías? (pág 207 de tu libro) 1º Llena un matraz ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 22. Hay muchos fenómenos naturales queestán influenciados por la temperaturaambiente, y que podríamos utilizar comotermómetros. Por ejemplo, la rapidez delcanto de los grillos (a) ¿Qué se representa en esta gráfica? _____________________________________________________________________________(b) ¿Qué temperatura hace si cuentas 200 cri-cri cada minuto. _______________________(c) ¿Cuántos cantos oirás cada segundo a 20ºC? _____________________________________

5. PROPAGACIÓN DEL CALOR

El calor se puede propagar de tres maneras distintas,dependiendo de que el medio por el que se propaga sea sólido,líquido-gaseoso, o no exista ningún medio.

EJ 25. Completa (pág 210):

Formas depropagación

Ocurre en Se debe a

Sólidos

CONVECCIÓN

Los cuerpos calientes emiten energía en forma de lucesdiferentes (visible , infrarroja, ultravioleta, etc.).

165

cri-cri/min

T (ºC)

100 140 180 220

40

30

20

10

EJ 24. En la conducción de calor de un cuerpo, ¿se desplazan sus partículas? ¿Qué tipo demovimiento experimentan? _________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 25. Coges un clavo largo; lo coges por un extremo y poner el otro al fuego. Al poco tiempo tequemas tú. ¿Por qué? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 26. Si eso mismo lo haces con una varilla de vidrio, no ocurre eso. ¿Qué tipo de material es elvidrio? _________________________________________________________________________

EJ 27 .Coloca, en cada grupo, los diferentes materiales: hierro, madera, lana, plástico, cobre, plomo,mercurio, vidrio, aire seco, aire húmedo.

Buenos conductores térmicos Aislantes térmicos

EJ 28. ¿Por qué se rompe un vaso de vidrio lleno con agua muy caliente si lo enfriamosbruscamente? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 29. ¿Por qué en zonas frías sea colocan ventanas de doble cristal en las casas? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 30. Explica cómo se calienta una habitación con un radiador en una de sus paredes. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 31. Las personas que tienen chimenea para calentar el salón se sientan delante del fuego ensillones de respaldo alto. ¿Qué ocurre si te sientas frente a la chimenea en una banqueta (asiento sinrespaldo)? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ EJ 32. El calor del Sol ¿en qué forma se propaga hasta llegar a la Tierra? _____________________________________________________________________________________________________

166

6. APROVECHAR LA ENERGÍA TÉRMICA

La tecnología permite transformar la energía térmica enenergía cinética -gracias a las máquinas térmicas- o en energíaeléctrica -como ya hemos estudiado en las centrales eléctricastérmicas, que queman combustibles para obtener vapor de agua-.Pero, en todos los casos, los rendimientos (es decir, la cantidadde energía obtenida comparado con la energía térmica usada) sonmuy bajos: una gran parte de la energía térmica inicial pasa, enforma de calor, al aire, con la única consecuencia de calentarlosin poder sacar ningún beneficio de él.

EJ 32. Una de las máquinas térmicas más utilizadas son los motores de explosión. Explica lo queocurre en cada etapa. ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 33. Busca en la pág. 169 de tu libro el nombre de la máquina -que forma parte del motor deexplosión- que transforma el movimiento de vaivén del pistón en el giro de un eje. _____________________________________________________________________________________________

EJ 34. Un kilogramo de gasolina tiene 43950 kJ de energía química. Los motores de combustióninterna tienen un rendimiento del 30%. a) ¿Cuánta energía cinética se obtiene al quemar 1 kg de combustible en un coche?

b) ¿Qué ocurre con la energía desperdiciada? ___________________________________________________________________________________________________________________________


167

168

Trabajo de la 11º UD

Calor y temperatura

Se llama calor a la energía que se transmite entre dos cuerposque están a diferente temperatura. Hemos estudiado que el calorpuede transmitirse por tres formas distintas: conducción,convección y radiación.

En este trabajo vamos a considerar la conducción del calor, yqueremos saber si el calor se conduce igual de rápido en dossustancias diferentes, como puede ser alambre de hierro o elalambre de cobre, de un grosor parecido al del hierro (que sepuede conseguir en una ferretería). Haced el trabajo en parejas.

Para realizar este trabajo necesitaréis una vela, alambre dehierro de unos 20 cm de largo (se puede conseguir en unaferretería o en una percha de hierro), alambre de cobre de ungrosor y longitud similar al alambre de hierro, una regla y seisclips sujetapapeles o seis chinchetas.

Los alambres deben estar pelados. Enlazad los extremos de losdos alambres y dejadlos sobre una tabla o una mesa sobre la quepondrás algún periódico viejo para que no es estropee. Encended lavela y con cera derretida fijad tres clips a cada uno de losalambres, dejando entre ellos cinco centímetros, que mediréis conla regla. Cuando la cera esté fría (dejad pasar unos diezminutos), acercad a la llama el empalme de los alambres.

169

Se trata de fijarse cómo van cayéndose los clips.

Anotad el orden en el que se produce esa caída, indicando enque alambre se encuentra y la distancia al punto de calentamiento.Podéis ir haciendo fotos que se añadirán a este trabajo.

clip que se cae alambre en el que se encuentra distancia al punto de calentamiento

1º

2º

3º

4º

5º

6º

Intentad encontrar una explicación a lo que habéis observado yescribidla a continuación:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

170

171

ENERGÍA (IV): ONDAS12ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA



LIBRO DE TEXTO: pág 190,191

DICCIONARIO, ENCICLOPEDIA oINTERNET

FÍSICA Y QUÍMICA 2º E.S.O.


ENERGÍA (IV) : ONDAS

1. INTRODUCCIÓN

Terminamos el estudio de la energía con el estudio de lasondas, que como vamos a estudiar enseguida, son, como el calor,energía en movimiento. En el calor,se mueve energía entre cuerposque están a diferentes temperaturas; en las ondas, es la energíade una vibración (una oscilación) la que se mueve, a veces hastadistancias grandísimas.

EJ 1. Busca en tu libro de texto, en la página 190, la definición de OSCILAR y escríbela aquí:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 2. Es costumbre entre los espectadores de un partido de fútbol hacer “la ola”. ¿Cómo lo hacen?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ONDAS. FRECUENCIA

EJ 3. Escribe aquí la definición de onda que aparece en la pág. 190 de tu libro de texto: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Una de las características principales de una onda essu FRECUENCIA, f.

EJ 4. ¿Qué es la FRECUENCIA de una onda y en qué unidad se mide? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 5. La frecuencia de una onda es 1 Hz. ¿Cuántas veces vibra en un segundo? ________________________________________________________________________________________________

172

EJ 6. Completa la siguiente tabla:

frecuencia vibraciones en 1 segundo vibraciones en 10 segundos

onda 1

onda 2 4

onda 3 5

El SONIDO necesita un medio para propagarse. Setransmite a través de ONDAS SONORAS. La frecuencia de unsonido nos indica su TONO.

EJ 7. Busca en tu libro cómo se clasifican los sonidos atendiendo a su tono. __________________ ________________________________________________________________________________

EJ 8. ¿Qué frecuencias puede percibir el oído humano? __________________________________________________________________________________________________________________

EJ 9. Los perros pueden oír tonos con frecuencias de ULTRASONIDOS producidos por unossilbatos especiales. ¿Cuál es la mínima frecuencia de esos silbatos? _________________________. ¿Qué sonido provocan en el hombre? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 10. En las siguientes notas musicales, indica la de tono más grave y la de tono más agudo.

La LUZ también se propaga mediante ONDAS LUMINOSASde diferentes frecuencias.

173

3 Hz

EJ 11. ¿Todas las ondas luminosas son percibidas por los ojos humanos? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 12. La energía que transporta una onda tiene que ver con su frecuencia. ¿Qué luz es másenergética, la de microondas o los rayos X? ____________________________________________

EJ 13. Une mediante flechas:

Onda luminosa Receptor

Luz visible .......... ........ Piel (sensación de calor)

Ondas de radio ........ ......... Aparato de FM

Infrarrojos .......... ........ Moléculas de agua

Microondas .......... ........ Ojos

Ultravioleta ............ ....... Piel (bronceado)

EJ 14. Colorea el siguiente dibujo con los siete colores que forman la luz visible. El número 1corresponde al color más energético; el número siete es del del color con menos energía.

174

108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021

Rayos gamma

Rayos X

UltravioletaInfrarrojo

MicroondasRadio,

TV

Frecuencia, Hz

Luz visible

Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Añil Violeta

1

2

3

4

5

6

7

EJ 15. ¿Cómo se consigue la luz blanca? _______________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 16. ¿Qué es el arco iris y cómo se produce? (pág 191 del libro)___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ONDAS. LONGITUD DE ONDA y AMPLITUD

Otras de las características principales de una ondason su AMPLITUD, A,y su LONGITUD DE ONDA, λ .

EJ 17. Las ondas son pura energía moviéndose y es muy difícil representarlas. Una fotografía deuna onda tiene el aspecto de una ola. Señala CRESTA, VALLE, AMPLITUD y LONGITUD DEONDA.

EJ 18. Dibuja la fotografía de una onda de amplitud 2 cm y longitud de onda 3 cm, si cada cuadradotiene 1 cm de lado. Pon, al menos, 4 crestas y 4 valles.

175

EJ 19. Halla la longitud de onda y la amplitud de la onda de la fotografía:

La amplitud de un sonido está relacionada con suINTENSIDAD, que los hace fuertes (si la amplitud esgrande) o débiles (para amplitudes pequeñas.

EJ 20. Completa: De las tres ondas fotografiadas a la derecha, la de tono más agudo es la ________ , la que se oirá más fuertees la _________ y la de menor longitud de onda es la ________

EJ 21. Busca en un diccionario o en la internet. La intensidad de unsonido se mide en ___________________________ ( _____ )

EJ 22. En la tabla se relacionan algunos sonidos con su intensidad:

Rumor de hojas 20 dB

Interior de una biblioteca 40 dB

Conversación a 1 m de distancia 60 dB

Calle con tráfico y maquinaria 80 dB

Despegue de un reactor a 60 m de distancia 120 dB

Por encima de 120 dB, el sonido produce daño en los oídos. ¿Dañará a los oídos estar cerca de unreactor cuando va a despegar? _________, porque _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

176

A = cm

λ = cm

A

B

C

EJ 23. ¿Cómo se protegen los oídos las personas que, por su trabajo, están soportando sonidos muyfuertes? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La escala de decibelios es un poco engañosa: un sonido de40 dB no tiene el doble de intensidad que un sonido de 20dB. Observa el siguiente ejercicio.

EJ 24. Una campana produce un sonido de 50 dB. Completa la siguiente tabla:

50 dB

53 dB

56 dB

59 dB

EJ 25. Del ejercicio anterior, se puede sacar la siguiente conclusión: al multiplicar por dos la fuentede un sonido, los decibelios aumentan en ___________ unidades

EJ 26. Seis timbres sonando al mismo tiempo proporcionan 80 dB. Cuando sólo suenen 3 timbres,¿cuántos decibelios tendrán?

177

EJ 27. Sesenta y cuatro personas hablando al mismo tiempo producen una intensidad de 75 dB. Unasola persona hablando, ¿cuántos decibelios producirá?

4. EL TIMBRE DE UN SONIDO

Además del tono (que está relacionado con la frecuencia)y de la intensidad (que tiene relación con la amplitud), existeuna tercera cualidad del sonido: EL TIMBRE.

EJ 28.Busca en la internet o en un diccionario la definición de timbre________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ONDAS. VELOCIDAD

Otra de las características principales de una ondaes su VELOCIDAD, v. La velocidad, como ya sabemos dela UD 5, resulta de dividir la distancia que recorrela onda entre el tiempo que tarda en recorrerla.

distancia velocidad = ------------- tiempo

EJ 29. En los días de tormenta muchas veces vemos caer un rayo y a los pocos segundos oímos eltrueno, que es el sonido causado por el rayo. Si el trueno se oye 4 segundos después de ver elrelámpago, ¿a qué distancia está la tormenta?. DATO: en el aire el sonido se mueve a 340 m/s.

178

EJ 30. Una décima de segundo es lo que tarda el oído humano en distinguir dos sonidos si lleganseparados. ¿Cuánto recorre el sonido en el aire (velocidad = 340 m/s) en una décima de segundo,esto es, 0,1 s?

EJ 31. Siguiendo con el ejercicio anterior, ¿a qué distancia se tiene que encontrar, como mínimo,una pared para que al llegar un sonido, rebote en ella, y se oiga ECO?

EJ 32. En los aviones supersónicos, la velocidad se mide en mach, y se habla de mach 1, mach 2,etc. Un mach es igual a la velocidad del sonido en el aire (340 m/s). Calcula en m/s y en km/h lavelocidad de un avión que se mueve con mach 2.

EJ 33. Un barco usa un sónar para detectar una ballena. Lanza una onda sonora y el eco llega 0,2segundos más tarde. Si el sonido en el agua se mueve a 1500 m/s, calcula:a) la distancia que ha recorrido el sonido en esos 0,2 segundos.

b) ¿A qué distancia está la ballena del barco?

179

EJ 34. La luz recorre en el aire 300000 kilómetros cada segundo. La luz del Sol tarda 8 minutos y20 segundos en llegar a la Tierra. ¿Qué distancia separa el Sol de la Tierra, en millones dekilómetros.?

EJ 35. Un año-luz es la distancia que recorre la luz en un año. La estrella más próxima a nosotros esalfa centauri, a 4,5 años-luz. ¿A cuántos kilómetros de la Tierra está alfa centauri?. Recuerda que lavelocidad de la luz es 300000 km/s. y un año es igual a 365 días y 6 horas.

EJ 36. Para terminar, ¿qué ondas se mueven más rápidas, las luminosas o las sonoras? ___________________________________________________________________________________________

6. RESUMEN DE LA UNIDAD DIDÁCTICA

EJ 37. Haz un esquema-resumen de la unidad.

180

181

TRABAJO DE LA 12º UD

Realiza un cartel publicitario en el que se visualicen bien estas tres reglas sencillas de seguridad acústica para los auriculares:

- 60 decibelios máximo

- 60% del volumen

- 60 minutos al día.

182

2º ESOA tener en cuenta

1. Cómo se califica la asignatura.

El 70% de la nota…..

Estándares evaluados con EXÁMENES ESCRITOS DE CADA U.D.

El 10 % de la nota …

Estándares evaluados por EL TRABAJO DIARIO: estudiar los contenidos, llevar el cuaderno al día, presentar los trabajos puntualmente.

El 15% de la nota....

Estándares evaluados a través de los TRABAJOS DE LAS U.D.

El 5 % de la nota .

Estándares evaluados atendiendo a la ACTITUD (puntualidad, respeto a la compaña y al profesorado -tratar a los demás como nos gustaría que nos trataran a nosotros-, cuidado del material y del aula)

2. Para aprobar una evaluación es preciso obtener como mínimo una puntuación total de 5. Eso significa que, por ejemplo, entre 3,51 y 4,99, la nota de la evaluación será 4.

3. Cuando un alumno falte a un examen, por causa justificada, realizará la prueba sólo si presenta el correspondiente justificante.

4. En el caso de que un alumno sea sorprendido en el desarrollo de un examen copiandode un compañero, sacando “chuletas” o haciendo uso de material o de medios cuya utilización no haya sido autorizada previamente por parte del profesor, obtendrá en laprueba una calificación de 0

5. En los casos de faltas reiteradas de asistencia a clase, se actuará de acuerdo con lo establecido en las Normas de Convivencia, Organización y Funcionamiento del centro.

6. Plazo de entrega de trabajos.:Como norma general, y siempre que no se diga otra cosa en clase, al iniciar una unidad didáctica el profesor comentará el trabajo a realizar y el trabajo de cada unidad didáctica se deberán entregar, como máximo, unasemanas (3 clases) después de que se dé por terminada la U.D.. En cualquier caso, el trabajo debe ser entregado. Si se entrega fuera de plazo, obtendrá la mitad de la calificación.

7. Forma de trabajar en clase. Al comenzar la clase el profesor indicará los ejercicios del cuadernillo que hay que realizar. La corrección de los mismos se hará en común, en pequeños grupos o individualmente, según lo estime el profesor. No se permitirá que la mala educación o la desgana de pocos entorpezca la marcha de la clase.

8. Cualquier novedad u otra cosa que complete o modifique lo anterior, lo dirá en clase el profesor.

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Documents

FUERZAS (II): FUERZAS A DISTANCIA - …iesgarcialorca.net/attachments/article/260/2 cuadernillo 2ESO.pdf · Física y Química 2º E.S.O. 7ª UNIDAD DIDÁCTICA FUERZAS A DISTANCIA