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GUÍA DE APRENDIZAJE M2-03-03-01 V.2 1
COLEGIO SALESIANO JUAN DEL RIZZO
GUÍA DE APRENDIZAJE
Código: M2-03-03-01 Consecutivo: 02-2012
SEDE A Y B
DEPENDENCIA: Coordinación Académica. FECHA: _____________ 2012.
ASUNTO: PLAN DE MEJORMIENTO
Docente: Oscar Suárez Cubillos Área: Ciencias Naturales y Educación Ambiental
Asignatura: Física
Periodo: II PLAN DE MEJORAMIENTO INMEDIATO Grado: Once
Estudiante: __________ Curso: _____________
NÚCLEO TEMÁTICO: Mecánica de Ondas (LABORATORIO Y SONIDO).
COMPETENCIA CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA
NIVEL DE COMPETENCIA: Desarrollará la capacidad de intervenir en la transformación de
un mundo nuevo, potenciando sus capacidades y liderando propuestas que permitan la
solución de problemas de orden práctico, en sus habilidades cognitivas, metacognitivas
y destrezas motrices.
META PERIÓDICA: Identifica las diferentes magnitudes físicas que intervienen en el movimiento
ondulatorio, específicamente en el sonido.
CAPÍTULO 1. FENÓMENOS ONDULATORIOS
En el presente capítulo, recordaremos de manera general qué es una onda y cuáles son
sus diferentes elementos:
I. Responde en el cuaderno las siguientes preguntas:
Responde en el cuaderno:
1. Dibuja una onda y especifica cada uno de sus elementos.
2. ¿Qué entiendo por movimiento ondulatorio?
3. ¿Por qué razón cuando introducimos un lápiz en un recipiente con agua, cambia
su imagen?
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA:
MOVIMIENTO ONDULATORIO
Una onda es una perturbación que desplaza energía y no materia. Las ondas son
mecánicas cuando necesitan un medio elástico para propagarse (sonido, ondas en una
cuerda, ondas en el agua) y son electromagnéticas cuando no necesitan de un medio
elástico para propagarse (Luz, ondas de radio, televisión, celulares). Además, por la
forma de propagarse, las ondas son transversales (cuando los desplazamientos del
medio son perpendiculares a la propagación de la onda – onda en una cuerda) y
longitudinales (cuando los desplazamientos del medio son paralelos a la propagación de
la onda – sonido).
Figura 1. Original del docente: Oscar Suárez.
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Para analizar una onda periódica, tenemos en cuenta las siguientes variables, basadas
en el siguiente gráfico:
Figura 2. Original del docente: Oscar Suárez.
Ejemplo: Una persona en un muelle observa un conjunto de olas que tienen forma
senoidal y una distancia de 1,6 m entre las crestas. Si una ola baña el muelle cada 4 s,
calculo: la frecuencia y rapidez de las olas.
λ = 1,6 m T = 4 s f = ? v = ?
f = 1 / T = 1 / 4 s = 0,25 Hz
v = λf = (1,6 m) (0,25 s-1) = 0,4 m/s
TRABAJO INDIVIDUAL:
1. Una onda sonora longitudinal tiene una rapidez de 340 m/s en aire. Esta onda
produce un tono con una frecuencia de 1000 Hz. ¿Qué longitud de onda tiene?
2. Una onda transversal tiene una longitud de onda de 0,5 m y una frecuencia de 20
Hz. ¿qué rapidez tiene?
3. Las ondas de luz viajan en el vacío con una rapidez de 300 000 km/s. La frecuencia
de la luz visible es de aproximadamente 5 x 1014 Hz. ¿Qué longitud de onda
aproximada tiene la luz?
4. Las frecuencias de AM de una radio van de 550 hasta 1600 kHz; y las de FM de 88 a
108 MHz. Todas estas ondas de radio viajan con una rapidez de 3 x 108 m/s. En
comparación con las frecuencias de FM, las de AM tienen longitudes de onda más
largas, iguales o más cortas.
5. Un generador de sonar de un submarino produce ondas ultrasónicas con una
frecuencia de 2,5 MHz. La longitud de onda de esas ondas en agua de mar es 4,8 x
10-4 m. Cuando el generador se dirige hacia abajo, un eco reflejado por el suelo
marino se recibe 10 segundos después. ¿Qué profundidad tiene el océano en ese
punto?
TRABAJO EN GRUPO:
El trabajo grupal consiste en la elaboración del informe de laboratorio.
1. Siguiendo los pasos del método científico y bajo la asesoría del docente, realizar el
laboratorio presente en la siguiente guía.
2. Elaborar informe escrito que contenga los siguientes pasos:
a. Introducción.
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b. Pregunta problémica.
c. Hipótesis.
d. Experimentación: Dibujos y pasos del laboratorio.
e. Toma de datos. f. Conclusiones y teoría.
II. CAPÍTULO DE LA GUÍA
LABORATORIO
¿Qué conozco del Tema?
Responde en el cuaderno:
1. Enumero y explico los diferentes fenómenos ondulatorios.
2. Enumero las diferentes reglas para el ingreso y uso del laboratorio de física.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA:
Recuerdo los pasos del método científico para elaborar el informe de laboratorio
No.2.
1. Observación: Detectas un problema (enigma, desafío o reto que plantea algún
aspecto de la realidad empírica) al observar la naturaleza accidental o
intencionadamente. Repites las observaciones para analizarlas y poder separar y
desechar los aspectos irrelevantes para el problema. Reúnes todos los datos que posibles
que incidan en ese problema que te has planteado. Es un proceso de observación sagaz
y minuciosa de la naturaleza. Puede de ser de forma directa o indirecta usando
instrumentos.
2. Hipótesis: Una vez recogidos todos los datos elaboras una explicación provisional que
describa de la forma más simple posible. Puede ser un enunciado breve, una
formulación matemática, etc. Esta sería una primera inducción.
3. Predicción: A partir de la hipótesis realizas predicciones de lo que tendrías que
encontrar bajo determinadas condiciones en el caso de que fuera cierta. Las
predicciones pueden hacer referencia a un fenómeno o dato que tengas que encontrar
y se refieran al futuro (resultado de un experimento.
4. Verificación: Vemos lo que ocurre en posteriores observaciones. Para ello sometes a
prueba (contrastas) tus predicciones en base a posteriores observaciones o
experimentos. Nos ponemos a buscar si el hecho Y es efectivamente cierto que se
presenta en la realidad o si el proceso X ocurre o puede ser causado.
5. Replicación: En este momento estamos otra vez en un proceso de inducción porque
después de producir más observaciones revisamos nuestra hipótesis inicial. Rechazas,
modificas o mantienes tu hipótesis en base a los resultados volviendo al punto 3, las
predicciones. Así mismo este proceso es público y se da a conocer (es público) para que
otros puedan duplicarlo. Si nuestras predicciones se cumplen nuestra hipótesis se
refuerza. Tras ser repetidamente contrastada con éxito por diversos grupos de científicos,
nuestra hipótesis pasa a ser una TEORÍA científica. A partir de ese momento podemos
intentar ampliar nuestra teoría para que pueda abarcar más fenómenos naturales.
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TRABAJO INDIVIDUAL: Realizo un mapa conceptual en donde se explique claramente los
pasos del método científico.
TRABAJO EN GRUPO: Bajo la asesoría del docente y siguiendo las normas de uso del
laboratorio, realizar las siguientes prácticas:
1. REFRACCIÓN DE ONDAS: Se denomina refracción al fenómeno ondulatorio que
ocurre cuando un frente de onda pasa de un medio de propagación a otro
diferente índice ocasionando una desviación en la trayectoria determinada por
los índices de refracción del segundo medio respecto al primero.
Materiales:
Cubeta de ondas
Regla graduada
Cuaderno
Hojas blancas opcionales
Procedimiento:
Ensamblo el equipo siguiendo los pasos descritos por el maestro. Para cada uno de los
pasos sugeridos en el procedimiento, tomo los apuntes necesarios y realizo diagramas de
lo observado en el cuaderno.
Vierto 350 ml de agua en la cubeta, asegurándome de su nivelación correcta; instalo en
la fuente vibradora el generador de ondas planas, verificando que el pulsador toque
superficialmente el agua y así evitar la generación de ondas no deseadas.
Sumerjo completamente debajo del foco de luz la placa refractora rectangular de tal
forma que el vértice de uno de los ángulos agudos quede orientado hacia la fuente
generadora. Me aseguro que la perilla reguladora de frecuencia esté ajustada al mínimo
procediendo en sentido contrario a las manecillas del reloj y realizo la conexión del
adaptador de corriente primero a la fuente vibradora y luego al tomacorriente de 110 –
120 V.
Ajusto tanto la frecuencia de la fuente vibradora con la perilla reguladora de frecuencia
como la amplitud del pulso con la perilla ubicada en la parte superior del generador de
tal manera que pueda tener un fácil manejo y correcta visualización.
Realizo un esquema en el cuaderno de las ondas proyectadas tanto de las ondas
incidentes como de las que pasan por encima del obstáculo.
Realizo el mismo procedimiento con las placas biconvexas, bicóncavas y trapezoidales,
en estas últimas varío la separación entre ellas.
Responder las siguientes preguntas:
A) ¿A qué factores atribuyo el cambio en la longitud de onda en el fenómeno de la
refracción?
B) ¿Qué consecuencia ocasionó en la frecuencia el cambio en la longitud de onda
de las ondas refractadas?
C) ¿En cuál medio la velocidad de propagación de las ondas fue menor?
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2. DIFRACCIÓN DE LAS ONDAS
Se denomina difracción de ondas al fenómeno que ocurre cuando un frente de onda se
encuentra en su camino un obstáculo que impide su propagación en línea recta, lo cual
hace que la onda se curve para seguir su camino.
Materiales:
Cubeta de ondas
Regla graduada
Cuaderno
Hojas blancas opcionales
Procedimiento:
Vierto 1000 ml de agua en la cubeta, asegurándome de su nivelación correcta; instalo
en la fuente vibradora el generador de ondas planas, verificando que el pulsador toque
superficialmente el agua y así evitar la generación de ondas no deseadas.
Ajusto tanto la frecuencia de la fuente vibradora con la perilla reguladora de frecuencia
como la amplitud del pulso con la perilla ubicada en la parte superior del generador de
tal manera que pueda tener un fácil manejo y correcta visualización.
Sumerjo completamente debajo del foco de luz la placa rectangular para reflexión de
tal manera que el lado ranurado quede totalmente sobre el vidrio de la cubeta en la
dirección de propagación de las ondas y el otro lado quede frente a la fuente vibradora
actuando como un obstáculo de 3 cm de ancho. Me aseguro que la perilla reguladora
de frecuencia esté ajustada al mínimo procediendo en sentido contrario a las manecillas
del reloj y realizo la conexión del adaptador de corriente primero a la fuente vibradora y
luego al tomacorriente de 110 – 120 V.
Cambio el obstáculo por las dos placas trapezoidales variando la separación entre ellas,
observo cuidadosamente y describo lo ocurrido.
Realizo un esquema en el cuaderno de las ondas producidas en cada uno de los casos.
Responder a las siguientes preguntas:
A) ¿Qué factores influyeron para que los frentes de onda se deformaran al ser
obstruidos por el objeto dentro del agua?
B) ¿Se puede considerar que hubo cambio en la frecuencia de las ondas al rodear el
obstáculo?
C) ¿En qué otras circunstancias de la vida cotidiana se pudo apreciar el mismo
fenómeno?
3. INTERFERENCIA DE ONDAS
Se llama interferencia al fenómeno ondulatorio que ocurre cuando dos o más ondas se
encuentran o se superponen dando como resultado una onda cuya amplitud es igual a
la de la suma algebraica de las amplitudes de las ondas incidentes. Existen
principalmente dos tipos de interferencia: Interferencia constructiva (ocurre cuando al
sumar las amplitudes de las ondas que interfieren dan como resultado una onda de
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mayor amplitud), interferencia destructiva (ocurre cuando la suma de las amplitudes de
las ondas incidentes dan como resultado una onda de menor amplitud).
Materiales:
Cubeta de ondas
Regla graduada
Cuaderno
Hojas blancas opcionales
Procedimiento:
Vierto 1000 ml de agua en la cubeta, asegurándome de su nivelación correcta; instalo
en la fuente vibradora el generador de ondas planas, verificando que el pulsador toque
superficialmente el agua y así evitar la generación de ondas no deseadas.
Ajusto tanto la frecuencia de la fuente vibradora con la perilla reguladora de frecuencia
como la amplitud del pulso con la perilla ubicada en la parte superior del generador de
tal manera que pueda tener un fácil manejo y correcta visualización.
Instalo en la fuente vibradora el generador de ondas circulares con dos puntos. Me
aseguro que la perilla reguladora de frecuencia esté ajustada al mínimo procediendo en
sentido contrario a las manecillas del reloj y realizo la conexión del adaptador de
corriente primero a la fuente vibradora y luego al tomacorriente de 110 – 120 V.
Cambio el generador de ondas circulares por el de tres puntos y realizo nuevamente el
procedimiento.
Realizo un esquema en el cuaderno de las ondas producidas en cada uno de los casos.
Responder a las siguientes preguntas:
A) ¿En qué momentos de la experiencia se evidenció la interferencia destructiva?
¿En qué partes de las ondas se puede considerar que no hubo interferencia
SOCIALIZACIÓN: Exponer diferentes situaciones cotidianas junto con los ejercicios del trabajo grupal mediante práctica de laboratorio y aplicar los temas vistos.
APLICACIÓN PROYECCIÓN: Crear una situación problemática de la cotidianidad donde se aplique un tema relacionado con la guía.
DESEMPEÑOS: Da respuestas básicas a problemas físicos de la naturaleza a partir de sus pre_ saberes.
Recuerda y aplica conceptos trabajados durante ciclos anteriores.
Reconoce las variables que intervienen en el movimiento ondulatorio.
Identifica la naturaleza física de los fenómenos ondulatorios.
Analiza las variables que intervienen en una onda.
Plantea ecuaciones físicas a situaciones problémicas.
Identifica y diferencia periodo y frecuencia y sus ampliaciones.
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TALLER INDIVIDUAL
1. Una ambulancia se acerca a un acantilado y se aleja de un observador con
velocidad de 20 m/s. El conductor hace funcionar la sirena que emite una
frecuencia de 350 s 1 .
a) ¿Cuál es la frecuencia percibida por el observador del sonido que proviene
directamente de la ambulancia?
b) ¿Cuál es la frecuencia percibida por el observador del sonido reflejado en el
acantilado?
2. Una onda sonora recorre en el agua 1 Km. en o.69 s. ¿Cuál es la velocidad del
sonido en el agua?
3. Calcular la velocidad del sonido en el hidrógeno a 293 K y una atmósfera de
presión. (le densidad p del hidrógeno es 9 X 10 2 Kg./m 3 .).
4. La intensidad del sonido está relacionada con:
a) La frecuencia. d) La amplitud.
b) El Periodo. e) Los armónicos.
c) La fase.
Las preguntas 12 al 14 se refieren a la siguiente información: Una fuente lineal sonora
irradia en todas las direcciones 2 ∏ 10 3 vatios por cm. Se sabe que la intensidad más
débil que se puede oír es 10 6 W/cm 2 .
5. ¿Cuál es el nivel de intensidad del sonido a 10 m?
a) 0.5 X 10 9 w/cm 2 .
b) 10 9 w/cm 2 .
c) 10 8 w/cm 2 .
d) 10 6 w/cm 2 .
e) 10 3 w/cm 2 .
6. ¿Cuál es el nivel de intensidad a esta distancia?
a) 80 db. d) 120 db.
b) 110db. e) 100db.
c) 90 db.
7. Si queremos obtener un nivel de intensidad de 120 db a 10 m de distancia,
¿cuántas fuentes semejantes debemos utilizar?
a) 10. d) 100.000
b) 10.000 e)1000
c) 100
CONTESTE LAS PREGUNTAS 8 A 9 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Desde un helicóptero que vuela en línea recta a 100 m sobre el nivel del mar, se envían pulsos de
ondas infrasónicas para medir la profundidad del océano. De esta forma se construyó la gráfica:
*tiempo entre el envío y la recepción del pulso* contra *posición X del helicóptero* [t(s) vs x(m)]
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8. De los siguientes enunciados:
A. La profundidad del mar aumenta entre posición x = 0 y Posición x = 200m
B. La profundidad del mar en Posición x = 100m es el doble que en posición x = 0
C. La máxima inclinación del suelo marino se encuentra entre posición x = 50m y
posición
x = 150m
9. la máxima profundidad se encuentra en posición x = 0
Son correctos:
A. 1 y 4
B. 2 y 4
C. 2 y 3
D. 1 y 3
10. La velocidad de sonido en el aire es VA = 340 m/s y en el agua es aproximadamente 4VA.
La profundidad h(x) del fondo marino en función de los tiempos t registrados en la gráfica
es (unidades en el S.I.)
A) h = 680 t + 400
B) h = 680 t – 400
C) h = 1/340t + 400
D) h = 340t
SOCIALIZACIÓN:
Exponer diferentes situaciones cotidianas junto con los ejercicios del trabajo grupal mediante práctica de
laboratorio y aplicar los temas vistos.
APLICACIÓN PROYECCIÓN:
Crear una situación problemática de la cotidianidad donde se aplique un tema relacionado con la guía.
DESEMPEÑOS:
Da respuestas básicas a problemas físicos de la naturaleza a partir de sus pre_ saberes.
Recuerda y aplica conceptos trabajados durante ciclos anteriores.
Reconoce las variables que intervienen en el movimiento ondulatorio.
Identifica la naturaleza física de los fenómenos ondulatorios.
Bibliografía: RAYMOND A. SERWAY, Física. Sexta Edición. Ed. THOMSON, Apuntes de Física (Profesor Oscar Suárez)
