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2Ciencias FísicaGuía para el maestro

segundo gradoSECUNDARIA

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Dirección editorial: Adriana Beltrán FernándezSubdirección editorial: Tania Carreño KingGerencia editorial: Aurora Saavedra SoláGerencia de diseño: Renato Aranda

Edición: Valeria VillamilAsistencia editorial: Andrés Mejía PérezCorrección de estilo: Maricarmen SolanoSupervisión y coordinación de diseño: Gabriela RodríguezSupervisión y coordinación de imagen: Teresa LeyvaDiseño de interiores: Renato Aranda y Gustavo HernándezFormación: Alejandra BasurtoGerencia de producción: Alma OrozcoCoordinación de producción: Alma Ramírez

Primera edición: noviembre de 2012

Ciencias 2. Física Guía para el maestro

Texto de Alí Michel Angulo Martínez

Todos los derechos reservadosD. R. © 2012, Ediciones Castillo, S. A. de C. V.Castillo ® es una marca registrada.

Insurgentes Sur 1886, Col. FloridaC. P. 01030, deleg. Álvaro Obregón,México, D. F.Tel.: (55) 5128-1350Fax.: (55) 5128-1350 ext. 2899

Ediciones Castillo forma partedel Grupo Macmillanwww.grupomacmillan.comwww.edicionescastillo.cominfocastillo@grupomacmillan.comLada sin costo 01 800 536-1777

Miembro de la Cámara Nacional de la IndustriaEditorial Mexicana, Registro núm. 3304

ISBN de la serie: 978-607-463-359-7ISBN: 978-607-463-708-3

Prohibida la reproducción o transmisión parcial o total de esta obra por cualquiermedio o método o en cualquier forma electrónica o mecánica, incluso fotocopia, osistema para recuperar información, sin permiso escrito del editor.

Impreso en México / Printed in Mexico

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Presentación

Al maestro:

La práctica docente exige cada día más de diferentes recursos paraenfrentarla y lograr una educación de calidad. Por eso, Ediciones Castilloelaboró para usted esta nueva Guía para el maestro, una herramienta quele facilitará el trabajo diario en clase.

La guía está dividida en tres apartados: El primero es el Avanceprogramático, estructurado con base en una dosificación de 36 semanasy de acuerdo con las horas de clase para la asignatura. Ahí se proponensugerencias didácticas para el desarrollo de cada tema del programa deestudio aprobado por la Secretaría de Educación Pública y la utilizaciónde variados recursos didácticos, con la finalidad de que durante la clase

se desarrollen diversas habilidades en los alumnos.El segundo apartado corresponde a las Respuestas a las actividades quese proponen en el libro del alumno. Incluye una reproducción en escalade las páginas que tienen actividades o ejercicios, y cada uno de ellosse resaltan con color para localizarlos fácilmente. Las páginas quetienen actividades o ejercicios con respuestas libres no se incluyen enminiatura, sólo se indican. En muchos casos se proporcionan respuestasmodelos (R. M.) que le pueden servir de orientación para la evaluaciónde las respuestas de los alumnos.

Por último, el tercer apartado incluye las Evaluaciones, cinco bimestralesy una final con reactivos tipo ENLACE que pueden ser reproducidas paraaplicarlas a los alumnos, quienes las contestarían en una hoja de

respuestas diseñada especialmente para este fin. También incluye lassoluciones a cada una de las evaluaciones.

En Ediciones Castillo confiamos en que este material de apoyo loacompañe en su práctica docente y le facilite la impartición de unaeducación de calidad para las alumnas y los alumnos de nuestro país.

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C o m o a c t i v i d a d i n i c i a l p r o p o

n g a q u e c o n s t r u y a n u n c a n a l

d e a g u a c o n e n v a s e s d e c a r t ó

n ( d e j u g o o l e c h e ) d e 1 0 c m d e

p r o f u n d i d a d p o r 1 m d e l a r g o . L o s e x t r e m o s d e l c a n a l d e b e n

e s t a r c e r r a d o s c o m o m u e s t r a

l a i m a g e n . I n d i q u e q u e c o l o q u e n

s u c a n a l e n p o s i c i ó n h o r i z o n

t a l y a g r e g u e n a g u a h a s t a u n a

a l t u r a d e 2 c m ; q u e g e n e r e n u n a o n d a e n u n e x t r e m o d e l c a n a l

y , c o n a y u d a d e u n c r o n ó m e t r o y l a c i n t a m é t r i c a , m i d a n s u

r a p i d e z d e p r o p a g a c i ó n . S o l i c i t e q u e h a g a n v a r i a s m e d i c i o n e s

y o b t e n g a n u n p r o m e d i o . Q u

e i n c r e m e n t e n 1 c m e l n i v e l d e l

a g u a , d e n u e v o m i d a n l a r a p i d e z d e o t r a o n d a y o b s e r v e n s u

a m p l i t u d . P r e g u n t e : ¿ l a r a p i d e z d e p r o p a g a c i ó n d e u n a o l a

d e p e n d e d e l a p r o f u n d i d a d ? , ¿ l a a m p l i t u d d e l a o n d a d e p e n d e d e

l a p r o f u n d i d a d ? P i d a q u e j u s

t i fi q u e n a m b a s r e s p u e s t a s .

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B l

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B l o q u e 3 . U n m

o d e l o p a r a d e s c r i b

i r l a e s t r u c t u r a d e l a m a t e r i a

S e m a n a

T i e m p o

s u g e r i d o

P á g i n

a s

T e m a / s u b t e m a

A p r e n d i z a j e e s p e r a d o

S u g e r e n c i a s d i d á c t i c a s

R e c u r s o s p a r a e l

a p r e n d i z a j e

1 4

6 h o r a s

1 0 8 - 1

1 3

L o s m o d e l o s e n

l a c i e n c i a

C a r a c t e r í s t i c a s

e i m p o r t a n c i a

d e l o s m o d e l o s

e n l a c i e n c i a

I d e n t i fi c a l a s c a

r a c t e r í s t i c a s

d e l o s m o d e l o s

y l o s r e c o n o c e

c o m o u n a p a r t e

f u n d a m e n t a l

d e l c o n o c i m i e n

t o c i e n t í fi c o

y t e c n o l ó g i c o , q

u e p e r m i t e n

d e s c r i b i r , e x p l i c

a r o p r e d e c i r

e l c o m p o r t a m i e

n t o d e l

f e n ó m e n o e s t u d i a d o .

E x p l i q u e a s u s a l u m n o s

q u e l o s m o d e l o s p e r m i t e n f o r m a r

i m á g e n e s c o n c r e t a s d e c o n c e p t o s a b s t r a c t o s p a r a s e r

c o m p r e n d i d o s y s o n u n a i m p o r t a n t e h e r r a m i e n t a d e l a c i e n c i a .

A d e m á s , l o s c i e n t í fi c o s d e s a r r o l l a n m o d e l o s p a r a e x p l i c a r c o s a s

q u e n o p u e d e n v e r d i r e c

t a m e n t e , p e r o q u e s i e m p r e l o s m o d e l o s

e s t á n b a s a d o s e n c o n s t r u c c i o n e s m e n t a l e s y t e o r í a s q u e , s i

s o n a p r o p i a d a s , p u e d e n

v e r i fi c a r y p r e d e c i r u n a c a n t i d a d

d e d a t o s e x p e r i m e n t a l e s

. C o n b a s e a e s t a s c a r a c t e r í s t i c a s ,

p í d a l e s q u e i d e n t i fi q u e n

y e x p l i q u e n e n u n e n s a y o a l g u n o

d e l o s f e n ó m e n o s e s t u d i a d o s a n t e s . E l i j a t r e s y l é a l o s a l g r u p o .

P a r a q u e l o s a l u m n o s c o

m p r e n d a n o t r o u s o d e l o s m o d e l o s ,

p l a n t e e e l s i g u i e n t e p r o b l e m a : c o n e l fi n d e e v i t a r l a f a l t a d e

e s p a c i o s p ú b l i c o s , e l a l c a l d e d e u n a c i u d a d s o l i c i t ó u n e s t u d i o

p a r a p r o y e c t a r c u á l s e r á

l a p o b l a c i ó n e n l o s p r ó x i m o s a ñ o s .

E n l a s i g u i e n t e g r á fi c a s e p r e s e n t a e l n ú m e r o d e h a b i t a n t e s

d e l a c i u d a d d e s d e e l 2 0 0 0 .

0 2 4 6 8 1 0

1 2

2 0 0

0

2 0 0 1

2 0 0 3

2 0 0 2 A

ñ o

M i l l o n e s d e h a b i t a n t e s

2 0 0 4

D o s c i e n t í fi c o s h i c i e r o n

p r o p u e s t a s d e m o d e l o s d e c r e c i m i e n t o

p o b l a c i o n a l .

a ) E l c i e n t í f i c o A p r o p u

s o u n a r e l a c i ó n m a t e m á t i c a e n t r e

l a p o b l a c i ó n y e l t i e m

p o a t r a v é s d e l s i g u i e n t e m o d e l o

m a t e m á t i c o :

P = 1 0 0 0 0 0 + 1 0 0 0 0

A

b ) E l c i e n t í f i c o B p r o p u

s o :

P = 1 0 0 0 0 0 + 2 A 2 .

P í d a l e s q u e t r a c e n s o b r e l a g r á fi c a a l g u n o s p u n t o s c a l c u l a d o s

c o n c a d a m o d e l o d e c r e c i m i e n t o p o b l a c i o n a l y c o n b a s e e n e s o

m e n c i o n e n c u á l d e l o s m

o d e l o s e l e g i r í a n p a r a l a p l a n e a c i ó n

r e q u e r i d a y t a m b i é n i n d

i q u e q u e j u s t i fi q u e n s u r e s p u e s t a .

I n v i t e a s u s a l u m n o s

l a l e c t u r a d e l t e x t o :

A g u i l a r , G . ( 1 9 9 7 ) ,

U

n a o j e a d a a l a

m

a t e r i a , M é x i c o :

F C E ( L a c i e n c i a d e

t o d o s ) . D i s p o n i b l e

t a m b i é n e n :

h t t p : / / w w w . e d u t i c s .

m x / Z 8 e

E n e s t e t e x t o

e n c o n t r a r á n m u c h o s

d e l o s m o d e l o s q u e

u t i l i z a l a f í s i c a y e s

u n a v i s i ó n g e n e r a l

d e é s t a s i n e l u s o d e

l e n g u a j e t é c n i c o .


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B l 3

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I n v i t e a l e e r e l

a r t í c u l o q u e n a r r a

d i v e r s a s a n é c d o t a s

d e c ó m o s e r e l a c i o n a n

m e d i c a m e n t o s c o n

l o s á t o m o s e n :

h t t p : / / w w w . e d u t i c s .

m x / Z u a

S i r e q u i e r e m á s

e x p e r i e n c i a s p a r a

o b t e n e r i m a n e s

a r t i fi c i a l e s , r e v i s e

p r o p u e s t a s e n :

h t t p : / / w w w . e d u t i c s .

m x / Z 8 8

2 4

6 h o r a s

1 7 8 - 1 8 5

C o r r i e n t e y

r e s i s t e n c i a

e l é c t r i c a .

M a t e r i a l e s a i s l a n t e s

y c o n d u c t o r e s .

E x p l i c a l a c o r r i e

n t e y r e s i s t e n c i a

e l é c t r i c a e n f u n

c i ó n d e l

m o v i m i e n t o d e

l o s e l e c t r o n e s

e n l o s m a t e r i a l e s .

P a r a i n i c i a r l a l e c c i ó n h a g a h i n c a p i é e n l a n e c e s i d a d y

d e p e n d e n c i a d e l a s s o c i e d a d e s a c t u a l e s e n r e l a c i ó n c o n l a

e n e r g í a e l é c t r i c a . L a e l e c

t r i c i d a d p r o p o r c i o n a g r a n d e s v e n t a j a s a

n i v e l d o m é s t i c o e i n d u s t r i a l , y e l m u n d o a c t u a l n o s e e n t e n d e r í a

s i n e l l a . E l u s o m a s i v o d

e l a e n e r g í a h a m o t i v a d o e l d e s a r r o l l o

d e n u e v a s f o r m a s d e p r o d u c c i ó n d e e l e c t r i c i d a d c a p a c e s d e

a b a s t e c e r p o r c o m p l e t o l a d e m a n d a . P r e g u n t e a s u s a l u m n o s

q u e f o r m a s d e p r o d u c i r

e n e r g í a e l é c t r i c a c o n o c e n .

M e n c i o n e e n s u e x p l i c a c i ó n q u e p a r a m o v e r u n a c a r g a

e l é c t r i c a a t r a v é s d e u n c

i r c u i t o e s n e c e s a r i o r e a l i z a r u n

t r a b a j o . L a c a p a c i d a d d e

r e a l i z a r e s t e t r a b a j o e l é c t r i c o e s t á

a l m a c e n a d a e n u n a f u e n

t e d e v o l t a j e , p i l a s , e t c é t e r a .

C o m o t a r e a p i d a a l o s e s t u d i a n t e s q u e i n v e s t i g u e n c ó m o

c o n s t r u i r u n a p i l a c a s e r a . M o t i v e a q u e l a s p r o p u e s t a s m á s

i n g e n i o s a s s e r e p r o d u z c

a n e n u n c a r t e l q u e s e c o l o c a r á e n e l

s a l ó n p a r a q u e t o d o s l a s

c o n o z c a n ; o t r a o p c i ó n e s q u e g r a b e n

e l e x p e r i m e n t o y l o p r o y

e c t e n a l g r u p o .

P r e s e n t e a s u s a l u m n o s

u n a l i s t a d e m a t e r i a l e s d i v e r s o s :

b o l í g r a f o , s o b r e d e p a p e l , g o m a , l á p i z , c l i p , g i s , m o n e d a ,

c u c h a r a , c l a v o , e t c é t e r a .

P i d a q u e l o s c l a s i fi q u e n e n c o n d u c t o r e s

o a i s l a n t e s . I n v í t e l o s p a r a q u e i n c l u y a n o t r o s o b j e t o s .

R e c o m i e n d e o t r o s

e x p e r i m e n t o s

r e l a c i o n a d o s c o n

l a e l e c t r i c i d a d

d i s p o n i b l e s e n :

h t t p : / / w w w . e d u t i c s .

m x / Z 8 X

P r o p o n g a a l o s

a l u m n o s c o n s t r u i r u n

t i m b r e c a s e r o c o m o

s e m u e s t r a e n e l

v i d e o d i s p o n i b l e e n :

h t t p : / / w w w . e d u t i c s .

m x / Z 8 B


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S e m a n a

T i e m p o

s u g e r i d o

P á g i n a s

T e m a / s u b t e m a

A p r e n d i z a j e e s

p e r a d o

S u g e r e n

c i a s d i d á c t i c a s

R e c u r s o s p a r a e l

a p r e n d i z a j e

S u g i e r a a s u s a l u m n o s q u e i n v e s t i g u e n c a s o s c o n c r e t o s e n l o s

q u e s e h a y a d a d o l a i n t e r a c c i ó n d e l a f í s i c a c o n o t r a s c i e n c i a s ;

p o r e j e m p l o , e n l a i n g e n i e r í a b i o m é d i c a o e n l a f í s i c o - q u í m i c a ,

a s í c o m o l o s d e s c u b r i m i e n t o

s e n e s t a s á r e a s .

R e c u e r d e p a r t i c i p a r c o m o a s

e s o r o g u í a p a r a q u e l o s

e s t u d i a n t e s t e n g a n l a l i b e r t a d d e l l e v a r a c a b o s u p r o y e c t o

c o n l a s d e c i s i o n e s q u e e l i j a n

.

E s c o n v e n i e n t e q u e d e s c r i b a

d i f e r e n t e s m e t o d o l o g í a s p a r a

l a b ú s q u e d a y o r g a n i z a c i ó n d e i n f o r m a c i ó n c u a n d o

l o s a l u m n o s l o r e q u i e r a n .

I n v i t e a l o s e s t u d i a n t e s a l l e v

a r a c a b o l a e v a l u a c i ó n y

a u t o e v a l u a c i ó n d e s u t r a b a j o

, y p a r t i c i p a c i ó n e n e l t r a b a j o

p o r p r o y e c t o s , p a r a a s í p e r c a

t a r s e d e a c t i t u d e s y a c t i v i d a d e s

q u e p u e d e n m e j o r a r e n f u t u r a s t a r e a s .

A n í m e l o s p a r a q u e p a r t i c i p e n d e m a n e r a e q u i t a t i v a e n

e l e q u i p o d e t r a b a j o .


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B l

5

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Bloque 1

Secuencia didáctica 1

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1. a) La pelota verde está a 20 cm del extremo derecho de la mesa.

• R. M. El punto de referencia es la orilla de la mesa, es decir,el cero en la escala de medida.

• Los elementos que conforman el sistema de referencia sonel punto de referencia y la escala de medición.

• R. M. A 20 cm del extremo izquierdo de la mesa y se consideraotro punto de referencia.

• R. M. La dificultad fue que la escala de medida no se extendierahasta la pelota roja. Se resolvió con un punto de referenciadiferente y, a partir de éste, se consideró una escala similar.Otra opción era extender la escala de medida que indicaralas posiciones de las pelotas verde y roja.

b) La pelota roja se encuentra a −0.5 m y la verde, a 0.5 m. El sistemade referencia es el cero en la escala (se ubica en el centro dela mesa). R. M. La diferencia con el caso anterior es que la escalano abarcaba las posiones de ambas pelotas, y en este ejemplo,la posición de cada pelota se fijó respecto del mismo origeny la misma escala.

c) La pelota verde se encuentra en el origen y la pelota roja, a 1 mdel origen.

d) Las pelotas están en el mismo lugar, lo que cambia es el marcoo sistema de referencia.

e) R. M. No son las únicas formas en las que se pueden definir lasposiciones, pues dependerá del marco de referencia y la escalaque se asigne.

2. Respuesta libre.

Página 19

2. a) La de 100 metros.

b) La de 200 y 400 metros.

c) R. M. Las trayectorias coinciden en los últimos 100 m antesde llegar a la meta. Sin embargo, los puntos de salida de cadacarrera son diferentes, así que la trayectoria de las carreras esdiferente, y sólo coincidirán en algunas posicionesde la trayectoria.

Respuestasa las actividades

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B l

1

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1. s = s ƒ − si s = 6 − 0 = 6 km.

Página 22

1.Tabla 1.1

Hora Posición v = s / t (km/min)

2:00 0 (Tokio)v = 6.66

2:10 66.6

2:20 133.3v = 6.67

2:30 200.0

2:40 266.6v = 6.67

2:50 333.3

3:00 400 (Osaka) – – –

2. a) v = st

que se sustituye con los valores de la tabla. En el primer

caso sería 66.6 – 010 = 0 y así sucesivamente.

b) No cambia el valor de la velocidad media.

c) La velocidad media, en intervalos diferentes de 20 min, esde 6.66 km/min.

d) La velocidad media, en intervalos diferentes de 30 min, esde 6.66 km/min.

e) R. M. Sí porque la velocidad es constante.

Página 23

1. a) En 0 m.

b) s = v (t ) = 6.66 km/min (15 min) = 100 km.

2. a)Tabla 1.2

Tiempo (s) Posición (m) Velocidad media (m/s)

0 018

0.5 9

1 1614

1.5 21

2 242

2.5 25

b) No es la misma.

c) No, lo que indica es que no era un movimiento rectilíneouniforme.

d) Sí excedió el límite de velocidad porque alcanzó 64.8 km/h.Esto se determinó al convertir el mayor valor de la tabla 1.2:18 × ms ×

36001 h = 64.8 km/h.

3. R. M. Los peritos hicieron un análisis similar.

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pág. 20

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32 || Ciencias 2. Física

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Página 25

1. a)

b) La trayectoria más inclinada es la de la tortuga durante todo eltiempo del recorrido. La rapidez media o promedio de la tortuga

sobre todo el intervalo de tiempo fue mayor que la rapidez mediade la liebre. Sí existe una relación a mayor inclinación de unapendiente mayor velocidad, por tanto, la tortuga fue más rápida.

c) En el minuto 0 y en el minuto 4, la tortuga y la liebre seencontraron en la misma posición.

2. a) La posición de la tortuga después de un minuto es de 10 m.

b) La tortuga avanza 10 m cada minuto.

c) Respuesta libre.

d) Respuesta libre.

Página 26

3. a) La distancia de la liebre después de un minuto fue de 20 m.

b) La liebre estaba ganando en t = 1 min.

c) No se desplazó.

d) No, sólo en dos de los tres intervalos en los que la liebre sedesplazó con la misma rapidez. Se puede determinar al calcular larapidez media para cada intervalo.

e) En todo el trayecto la rapidez media o promedio de la tortuga sobretodo el intervalo de tiempo fue mayor que la rapidez promedio dela liebre. En el lapso de 0 a 2 min y de 8 a 10 min la liebre fue más

rápida.

4. a) Mayor.

b) Reposo.

5. Respuesta libre.

Página 27

1, 2, 3 y 4. Respuesta libre.

pág. 25

pág. 26

10

20

30

40

50

60

7080

90

100

P o s i c i n ( m )

41 2 3 5 6 7 8 9 10Tiempo (min)

Tortuga Liebre

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Página 28

Resultados y análisis A

1. a) R. M. Las olas se desplazan por el agua. La velocidad cambia;

al inicio es más rápido y conforme pasa el tiempo disminuyesu velocidad. Por tanto, su movimiento no es uniforme.

Página 29Resultados y análisis B

1. a) R. M. La cuerda se mueve una vez de arriba abajo. La marca semueve de arriba hacia abajo en la misma posición. El movimientoforma una onda transversal.

b) R. M. La marca de diferente color se mueve de arriba hacia abajoen la misma posición.

Resultados y análisis C

1. a) R. M. El resorte se mueve hacia delante y hacia atrás. La marcade la misma manera se mueve hacia delante y hacia atrás endirección del resorte. El movimiento forma una onda longitudinal.

Página 33

Resultados y análisis

1. a) R. M. El sonido nos permite identificar el tiempo en que la ondacompleta un ciclo.

b) R. M. Para una misma tensión el cascabel suena al mismo tiempo

sin importar qué tanto se jale el resorte. Si la tensión se modifica,entonces a menor tensión menor será la rapidez de propagacióny viceversa.

c) R. M. A mayor tensión mayor es la rapidez de propagación.

2. a) Aumenta.

b) Disminuye.

pág. 28

pág. 29

pág. 33

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3. a) Se mantiene constante.

b) Se mantiene constante.

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1. a) • v = T

se despeja T , T = T

= y al sustituir T = 100 km500 km/h

,

entonces el periodo de oscilación es de 0.2 h o 12 min.

• Es el periodo y se refiere al tiempo que la onda tarda en ir de unpunto de máxima amplitud al siguiente.

En ese tiempo sí era posible que un barco en altamar notara lapresencia del tsunami y pudiera emitir la alerta.

• v = × se despeja ƒ, ƒ = v

y al sustituir ƒ =138.88 m/s100 000 s

=

0.00138 Hz

La frecuencia de la ola es de 0.00138 Hz.

b) • v = T

se despeja , = × T y al sustituir = 20 m/s × 1 200 s =

24 000 m; la longitud de la ola es de 24 km.

• ƒ =v

y al sustituir ƒ =20 m/s24 000

= 0.00083 Hz; la frecuencia es

de 0.00083 Hz.

2. a) Agudo.

b) Grave.

3. a) R. M.

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1

pág. 34

pág. 35

Longitud,frecuencia,

amplitud, periodo

LASONDAS

Algunos ejemplos:

Surepresentacióngráfica incluye:

Presentan características como:

Se clasifican,por su tipo,

en:

Electromagnéticas(ejemplo: rayosdel sol, la luz)

Mecánicas (ejemplo:en el agua, el aire o através de una cuerda)

Cresta, valle,nodo y eje de

equilibrio

Transversales:

movimientoperpendicular

Longitudinales:movimiento

paralelo

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1. a) R. M. Llegarán al suelo al mismo tiempo.

b) R. M. El peso de los objetos no influye en el tiempo en que tardan

en caer ni influye el material del que están compuestas.c) R. M. Las dos caerían al mismo tiempo, pues el peso no interviene

en el tiempo que tardan en caer.

d) R. M. No cambiaría. La masa no influye en la rapidez.

e) R. M. Las bolas tocarían el piso simultáneamente.

Página 37

Resultado y análisis A

1. a) R. M. En los tres casos todas caen al mismo tiempo.

b) R. M. Todas.c) R. M. No, porque la aceleración es constante.

Página 39

Resultados y análisis A

1. a) R. M. La bola de plastilina.

b) R. M. No contradice los resultados anteriores. La fricción evitaque la hoja caiga con la misma velocidad que la bola de plastilina.

c) R. M. Las dos llegan al mismo tiempo.

d) R. M. La diferencia se presentó en la superficie de contacto quelos objetos tuvieron con el aire durante los experimentos.

e) R. M. Los objetos caen al mismo tiempo.

f) R. M. La masa no cambió, pero está en diferentes presentaciones,es decir, una extendida y otra comprimida.

g) R. M. La rapidez cambió porque el área de contacto en el segundocaso fue menor, es decir: mientras más se compacte la hoja,menor es la fricción con el aire.

Resultado y análisis B

1. a) R. M. La bola de plastilina que se encuentra fuera del vaso.

b) R. M. Porque la fricción que experimenta la bola dentro del vaso esmayor que la del aire, debido a que la viscosidad del agua es mayor.

c) R. M. Porque la fricción del aire con el paracaídas abiertodisminuye la velocidad de caída del paracaidista.

2. R. M. La resistencia del medio y la forma del cuerpo influye en lacaída de los cuerpos. Por ejemplo: al dejar caer un cuerpo en aguasi su masa es mayor, mayor será su rapidez y menor el tiempo enque cae. Algunos factores que modifican la rapidez de caída delos cuerpos son el medio, la masa y la forma.

3. Respuesta libre.

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pág. 37

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Página 41


1 y 2. Respuesta libre.

3. a) R. M. No, porque la velocidad no es una constante x (t ) = at 2/2.

b) R. M. No, porque la relación de la velocidad es v = at .

Página 43

1. a) R. M. Las tres bolas tocan el suelo al mismo tiempo.

b) R. M. Sin fricción, las bolas llegan al mismo tiempo.

c) R. M. Coincide con la explicación de Galileo que indica que todoslos cuerpos caen con la misma aceleración sin importar su peso.

d) R. M. Porque en la época de Aristóteles y durante varios sigloslos experimentos no se registraban minuciosamente.

e) R. M. Galileo afirmó que la rapidez de los objetos es independiente

de la masa. En ausencia de un medio que ofrezca resistencia almovimiento, todos los objetos caen al mismo tiempo si se lanzandesde la misma altura.

f ) R. M. No, porque para que los objetos caigan siguiendo unmovimiento uniforme se requiere que ocurran desplazamientosiguales en los mismos intervalos de tiempo.

g) R. M. No, porque una aportación importante de su trabajo deinvestigación consistió precisamente en observar y medir.


Página 441. R. M.

Imagen 1.48a. Cuando el convoy del metro se acerca a la estacióndisminuye su velocidad; por tanto, cambia su velocidad.

Imagen 1.48b. Al lanzar la canica o cuando regresa la velocidadcambia debido a que es un plano inclinado.

Imagen 1.48c. Un ferrocarril se desplaza por una vía recta.La velocidad del tren se mantiene constante.

Imagen 1.48d. Un pino, al ser golpeado por la bola de boliche,pasa del estado de reposo a una velocidad distinta de cero.

Imagen 1.48e. Al pasar por un rizo, el convoy de una montañarusa efectúa un movimiento con aceleración variable.

Imagen 1.48f. Al aplicar una fuerza al balón, éste experimentauna aceleración y, por tanto, un cambio de velocidad.

2. Respuesta libre.

3. R. M. La velocidad en la curva no cambia en magnitud, pero síen dirección; el cambio se debe a la aceleración centrípeta.

pág. 41

pág. 44

pág. 43

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2. Gráficas de posición-tiempo y de velocidad-tiempo.

3. a) El movimiento no es rectilíneo uniforme. Al unir los puntos,muestra que la posición aumenta conforme transcurre el tiempo.

b) La velocidad de la canica aumenta al transcurrir el tiempo.

c) R. M. Que la velocidad es directamente proporcional al tiempo.

d) La velocidad aumenta 12

dm/s.

e) Sí, porque el cambio de la velocidad entre el tiempo en que tardaen cambiar esa velocidad es constante.

f ) a = v t

=v ƒ _ v it ƒ _ t

i

.

4. Respuesta libre.

Página 49

2.

a) Una recta decreciente. Sí, porque al disminuir la velocidad,el tiempo aumenta en la misma proporción.

b)Tabla 1.6

Tiempo (s) Rapidez instantánea (m/s) Aceleración (m/s2)

0 25−5

1 20

2 15−5

3 10

4 5−5

5 0

c) Indica que se trata de un movimiento desacelerado.

pág. 46

pág. 49

3

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6

V e l o c i d a d ( d m

/ s )

Velocidad - tiempo

Tiempo (s)

7

6

54

3

2

1

00 1 2 3 4 5 6

P o s i c i ó n ( d m

)

Posición - tiempo

Tiempo (s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tiempo (t)

5

10

15

20

2530

35

40

R a p i d e z i n s t a n t á n e a ( m / s )

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d)

e) El movimiento del autobús es uniformemente acelerado y semuestra con los datos obtenidos.

3. a) R. M. Es la ecuación de una recta con ordenada al origen, v 0,y pendiente igual a la acelereción. El significado físico tieneque ver con la velocidad instantánea.

b) a =v ƒ _ v it ƒ _ t

i

=2.5 dm/s – 0 dm/s

5 s – 0s = 0.5 dm/s 2

a = 0.5 dm/s2.

c) La velocidad v 0 = 0 (por las condiciones iniciales del problema);entonces, v = at = (0.5 dm/s2( 2.5 s) = 1.5 dm/s; por tanto, ent = 2.5 s la velocidad es de 1.25 dm/s.

d) t = v a

=(0.75 dm/s)

(0.5 dm/s2) = 1.5 s.

e) v = v a + at = (25 m/s) + (2.5 s) = (25 m/s) = (12.5 m/s) = 12.5 m/s.

1.Tabla 1.7

Tiempo (s) Posición (m) Velocidad (m/s)

0.00 0 0

0.20 0.2 2

0.40 0.8 3.9

0.60 1.8 5.9

0.80 3.1 7.8

1.00 4.9 9.8

1.20 7 11.8

1.43 10 14

a) Una línea vertical conocida como “caída libre”.

Página 50

b) • Con base en la figura 1.55 del libro de texto, el desplazamientodel inicio al final de la caída es 10 m.

• El desplazamiento es 4.7 m.

pág. 49

pág. 50

1 2 3 4 5 6 7 8

Tiempo (s)

-5

-6

-4

-3

-2

-1

2

1

0

3

A c e l e r a c i ó n ( m

/ s 2 )

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c) No es la misma, v 1 = 6.99 m/s; v 2 = 5.88 m/s.

d)

La gráfica es de la forma x (t )= at 2/2.

e) No es un movimiento con velocidad uniforme; debido a quela velocidad no es constante.

f )

La gráfica es de la forma x (t )= at 2/2.

g) La velocidad es proporcional al tiempo; el movimiento delclavadista en caída libre es uniformemente acelerado.

h) Respuesta libre. i ) Sí, porque es la aceleración de la gravedad.

j ) v = at = (9.8 m/s2) (0.3 s) = 2.94 m/s.

v = (9.8 m/s2) (1.3 s) = 12.74 m/s.

2. a) R. M. Tienen la misma aceleración.

b) R. M. Llegan al mismo tiempo.

3. Respuesta libre.

pág. 50

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Tiempo (s)

1

2

3

4

5

67

8

9

10

P o s i c i n ( m )

11

12

13

1415

16

17

18

19

20

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Tiempo (s)

V e l o c i d a d

( m

s )

1234

5678

9

101112131415

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2. a) v = v 0 + at .

b) La velocidad decrece.

c) La velocidad final es cero.

d) La velocidad inicial es 20 m/s.e) Sí, dado que 20 m/s equivale a 72 km/h.


Página 53


1. a) R. M. Si el balín está en movimiento y en la misma direccióndel movimiento acercamos un imán, en ese momento el balíncambiará de velocidad.

b) R. M. El imán interactúa con el balín modificando su estadode movimiento; la fuerza es la medida de esta interacción.Por tanto, la fuerza tiene dirección.

c) R. M. La relación entre la interacción y el cambio en el estadodel movimiento es directamente proporcional.

Página 55


1.

2. a) Respuesta libre.

b) R. M. La mitad.

c) R. M. En este caso la fuerza resultante aplicada sobre la monedaes en la dirección de las dos bolitas de plastilina. La moneda semueve hacia donde hay más masa (hacia las dos bolas).

3. a) R. M. No se obtendrá el mismo efecto ya que si todos empujan enla misma dirección y sentido las fuerzas se sumarán y el automóvil semoverá facilmente que si lo hacen en sentidos o direcciones distintas.

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Al soltar el yo–yo (0,0)

–1 (0, –1)

Página 56

b) R. M. La de la primera figura.

Página 59

1. a) En el tercer caso, de arriba hacia abajo.

2. a) R. M. La figura 1.72b, debido a que si los hombres jalan enla misma dirección, la fuerza resultante es mayor.

b) R. M. La fuerza resultante sobre un objeto proviene de la suma(o resta) de fuerzas.

Página 67

Evaluación

1. a) El automóvil verde.

b) El automóvil azul.

c) El automóvil rojo.

2. R. M.

3. R. M. La velocidad es un vector cuya magnitud es la rapidez.

4. a) El número de ciclos por segundo sería muy alto.

b) Sería un temblor con un grado alto en la escala Richter.

Pregunta 1, inciso b)

Pregunta 2, inciso d)

Pregunta 3. Sí la podrá escuchar.

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pág. 67

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Bloque 2


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Resultados y análisis1. R. M. El hielo se desliza bien sobre la rampa con una mica o acetato,

pero disminuye su velocidad al llegar a la lija. Recorre menosdistancia en la lija gruesa. Respuesta libre.

a) R. M. La relación es que, a mayor fricción entre el hielo y lasuperficie, menor será la distancia recorrida. Por ello, en el acetatorecorrerá mayor distancia que en la lija.

b) La distancia recorrida por el hielo sería mayor porque hay muypoca fricción. Cuando un cuerpo se desliza tiene una velocidaddeterminada y disminuirá de acuerdo con la fricción hasta quedaren reposo. La fricción dependerá del material de la superficie

que recorra el objeto.2. Respuesta libre.

Página 73


1. Respuesta libre.

2. a) La fuerza aumenta.

b) El tiempo disminuye. Respuesta libre.

c) La velocidad aumenta mientras se agreguen más bolasde plastilina o conforme aumente la fuerza.

d) R. M. Si le colocamos más bolitas de plastilina encima del autoel tiempo aumentará al recorrer la distancia establecida. Perosi aumentamos las bolitas en el clip el tiempo disminuirá pararecorrer la distancia.

3. R. M. La aceleración disminuye si aumenta la masa del carrito.Si el carrito acelera, entonces su velocidad aumentará.

Página 76

Procedimiento

1. R. M. El carrito que se movió fue el del lado que estiramos la liga.

Los dos se mueven tratando de regresar la liga a su tamaño original.

2. R. M. Se movíó el carrito que soltamos intentando acercarse alotro debido a la atracción de los imanes. Las fuerzas involucradasprovienen de los dos cochecitos.

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1. a) R. M. La fuerza en el carrito 1 y en el carrito 2 en el caso de la ligafue igual a la fuerza que la liga ejerció sobre ellos en ambos casos,cuando se solto solo un carro y cuando se soltaron los dos. Algosimilar sucedió con los imanes: la fuerza de los carritos fue igual quela que los imanes ejercieron sobre ellos. Es importante notar que fueigual en magnitud y sentido, pero en sentido contrario.

b) R. M. Los carritos se mantuvieron en reposo hasta que otrasfuerzas (la liga y los imanes) actuaron sobre ellos.

2.

3. R. M. Al soltar los carritos la magnitud de las fuerzas serán igual quelas que ejerció la liga y en los imanes, también.

4. R. M. Existe una fuerza que será la resultante de las interaccionesentre los dos carritos y son fuerzas atractivas.

Página 77

1. R. M. Es verdad que si existiera un piso sin fricción, se podríamover cualquier objeto pero también dependerá de la masa delobjeto. Entonces si la masa es grande se moverá pero tal vez seráimperceptible, o bien, si la masa es menos sí se moverá. En cuantoa que cualquier objeto se puede mover hasta con un dedo, no estotalmente verdad, ya que también depende de la masa del objeto.Si el objeto tiene una gran masa el dedo no podrá moverlo. Y escierto que se puede mover un objeto ligero más facilmente que unocon mayor masa y no cambia aunque sea sobre en una superficiesin fricción.

2. a) Sí, recibe la fuerza de la gravedad. Entonces esta fuerza quese aplica sobre el objeto será directamente proporcional a suaceleración.

b) Sí, porque la fuerza es directamente proporcional a la aceleración.

3. a) Mayor.

b) Menor.4. a) F = ma, si despejamos la aceleración: a = F

m = 20 N

10 kg= 2 m/s2.

b) a = F m

= 20 N6 kg

= 3.33 m/s2.

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Página 80

1. R. M. Si suponemos que la masa de las dos personas es de 50 kg,entonces:

F = G Mm d 2

=(6.67 × 10–11 Nm

2

kg2 )(50 kg)(50 kg)

(1 m)2 = 1.67 × 10–7 N.

2. R. M. Si consideramos que la masa de la Tierra es de 5.97 × 1024 kgy el radio medio de la Tierra de 6 341 m, entonces:

F = G Mm d 2

=(6.67 × 10–11 Nm

2

kg2 )(5.97 × 1024 kg)(50 kg)

(6 341 m)2 =

1.9 × 1016

4 × 107 = 4.7 × 108 N.

La fuerza con la que nos atrae la Tierra es nuestro peso.

a) La fuerza gravitacional es mucho menor que la fuerza con la quela Tierra los atrae.

b) Respuesta libre.

3. La gráfica es de la forma 1/r2.

a)Tabla 2.4

Distanciade separación (m)

Fuerzade atracción F1 (N)

Fuerzade atracción F2 (N)

0.2 2.5 × 10–3 3.7 × 10–3

0.4 6.2 × 10– 4 9.3 × 10– 4

0.6 2.7 × 10– 4 4.1 × 107

0.8 1.5 × 10– 4 2.3 × 107

1.0 1 × 10– 4 1.5 × 107

4. Respuesta libre.a) La fuerza decrece al aumentar la distancia; por tanto, si la distancia

disminuye la fuerza aumentará.

b) No, porque tendría que ser arbitrariamente grande.

c) R. M. No, porque la distancia tendría que ser infinita.

d) La magnitud de la fuerza aumentará si la masa de los cuerposaumenta. Si la masa de los objetos es menor, entonces lamagnitud de la fuerza también será menor.

pág. 80

FG

d (m)


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e) R. M. Sí existe una interacción entre la Luna y la Tierra. La Lunasí está cayendo, pero debido a que tiene una órbita circular, hayun equilibrio de fuerzas.

5. Respuesta libre.

Página 821.

I. a = 9.8 m/s2.

II. F = ma = (1 kg)(9.8 m s2

) = 9.8 N.

III. F = G Mm d 2

=(6.67 × 10–11 Nm

2

kg2 )(6 × 1024 kg)(1 kg)

(6 371000 m)2 =

6 × 1014

4.05 × 1013 = 9.9 N.

IV. F = G M Tierra m objeto

r 2

Página 83

2. a) Los valores de fuerza son los mismos.

b) La aceleración es la misma.

c) R. M. Porque la Tierra ejerce una fuerza sobre ellos.

1. Sí existe una interacción entre los astros. Un planeta interactúa con

el Sol, con otros planetas y con los demás cuerpos del Sistema Solar.La fuerza que actúa sobre ellos es la fuerza gravitacional (fuerza deatracción). Los planetas se mantienen en la misma órbita.

2. a) Respuesta libre. R. M. La atracción gravitacional entre la Lunay el astronauta es menor que en la Tierra; a su vez, la atraccióngravitacional en Júpiter sería mayor.

b) Pratón = 0.98 N, Pelefante = 14.7N. La aceleración es la misma paralos dos.

pág. 81

pág. 82

pág. 83


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Página 84

1 y 2. Respuesta libre.

3. R. M. La Luna está en posiciones distintas con respecto al “Cinturón

de Orión”.4. R. M. Deben ser muy similares o, en el mejor de los casos, idénticos.

Que no está en un mismo sitio.

5. Respuesta libre.

Página 861. R. M. Que cambian de posición y que son las lunas principales

de Júpiter.

2. R. M. Se verían parecidas al dibujo de Galileo. Respuesta libre.

3. No, pero sí se planteaba la necesidad de buscar otras explicacionesporque contradicen a Aristóteles, ya que afirmaba que el mundosublunar permanecía sin cambios.

4. Respuesta libre.

Página 89


• Las leyes de Newton pueden explicar el movimiento de losobjetos, incluso predecir la existencia de objetos y fenómenos;como en el estudio de astros, cálculos de fuerzas y resistenciade materiales y también en el desarrollo de tecnologías basadas

en la electricidad y el magnetismo; como generador de motores,grúas, entre otros.

• Las investigaciones de Newton se basaron en la observaciónde los fenómenos naturales, la formulación de leyes matemáticas, y la comprobación experimental y análisis de los datos obtenidos. Además, el intercambio de ideas y discusión con otros científicosde la época le permitieron encontrar mejores condicionespara desarrollar su conocimiento.

2. Respuesta libre.

pág. 84

pág. 89

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1. a) Respuesta libre. R. M. “El Tren vaquero” porque tiene la pendientemás pronunciada. “La catarina” tardará más tiempo en llegar alpunto más bajo.

b) Respuesta libre.

Página 91


1. Respuesta libre.

2. a) En la rampa con mayor inclinación la canica alcanzará mayorrapidez.

b) Respuesta libre.

c) La rapidez que adquiere la pelota es directamente proporcional

a la altura desde donde se lanza. La relación está dada porla expresión v = 2 gh .

d) R. M. Para obtener la mayor rapidez al final de las pendientesdeberán elegir la montaña con mayor inclinación. Respuesta libre.

3. Respuesta libre.

Página 93

1. a) E c =12

mv 2 = 12

(80 kg)(10 m/s2) = 4 000 J.

b) La conversión de unidades es: 360 km

h × 1 000

1 km × 1 h

3 600 s = m/s

y al sustituir:E c =12

mv 2 = 12

(1 600 kg)(100 m/s2) = 80 000 J.

c) La conversión de unidades es: 50 kmh

× 1 0001 km

× 1 h3 600 s

= 13.88 m/s

y al sustituir:E c =12

mv 2 = 12

(3 000 kg)(13.88 m/s2) = 20 833.3 J.

d) E c =12

mv 2 = 12

(10 000 kg)(13.88 m/s2) = 69 400 J.

2. a) El cambio en la energía cinética es igual al trabajo. El que tengamayor energía cinética realizará más trabajo.

b) El auto de carreras. Porque tiene mayor energía cinética.

c) R. M. Si un camión de carga viaja a exceso de velocidad y por unaemergencia debe frenar, el trabajo físico que realizan los frenos estan grande como la energía cinética del camión, por lo que es muyprobable que suceda un accidente.

3. Respuesta libre.

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1. Respuesta libre.

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2. Respuesta libre.

3. La atracción gravitacional ejerce una fuerza sobre el lápiz paraque caiga. De acuerdo con el principio de conservación de la energía,la energía potencial se transforma en cinética, la cual se convierteen trabajo.

4. Aumenta.

5. Aumenta.

6. La energía potencial gravitatoria de un objeto depende de su masay de la altura.

1. a) E p = mgh = (0.45 kg)(9.8 m/s2

)(20 m) = 88.2 J.b) E p = mgh = (650 kg)(9.8 m/s2)(25 m) = 159 250 J.

Página 97

1. Respuesta libre.

2. Los pasos son calcular primero la energía mecánica total conla siguiente relación: E m = E c + E p, como se desea calcular en la alturamáxima la energía cinética en ese punto es cero; por tanto,se considera sólo la energía potencial de la siguiente manera:E p = mgh, entonces:

h =E pmg =

6.5 J(0.5 kg)(9.8 m/s2) = 1.3 m

3. En esas condiciones la energía mecánica es cero.

1. a)Em = E c + E p =12

mv 2 + mgh

= 12

(300 kg)(2 m/s)2 + (300 kg)(9.8 m/s2)(10 m) = 600 J + 29 400 J

= 30 000 J.

b) Em = E c + E p entonces la energía potencial es: E p = Em + E c

= (30 000 J) –(300 kg)(10 m/s2)2

2

= 15 000 J.

h =15 000 J

(300 kg)(9.8 m/s2) = 5.1.

c) La energía mecánica es igual a la cinética, entonces es 30 000 J.

d) No, porque no tiene la suficiente energía mecánica para hacerlo.

e) Necesita 28 000 J extra.

2. R. M. La rapidez sería máxima, ya que la masa sí es importantepara determinar la energía.

3. Respuesta libre.

pág. 95

pág. 97


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Evaluación

1.

Leyes de Newton

Pregunta 1: c) 23.5 N.

Pregunta 2: b) 425 N.

Pregunta 3: b) 6 cohetes.Energía cinética

Pregunta 1: c) 2 783 J.

Pregunta 2: b) La locomotora debe moverse a 4.6 km/h y la bellotaa 9 008 km/h.

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Bloque 3


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1. Respuesta libre.2. R. M. El modelo de Galileo de caída libre de los cuerpos y el

modelo de fuerzas de atracción de Newton tratan de explicarfenómenos de la Naturaleza.

3. R. M. Una maqueta o plano de la escuela sí es un modelo, puesrepresenta la distribución de la escuela a menor escala. Aunquelos modelos científicos tratan de explicar un fenómeno de la Naturaleza.

4. R. M. En la ciencia son importantes los modelos pues representan unaherramienta que con frecuencia permite materializar o entenderuna idea para explicarla mejor, como en el caso de los modelosde los atómos.

Página 110


1. a) R. M. Al aumentar la fuerza (presión) disminuye el volumen.

b) R. M. El volumen de aire se puede reducir, pues éste puedecomprimirse, pero no logrará ser cero.

c) R. M. Al dejar de aplicar fuerza, el émbolo regresará a su posicióninicial porque el aire volverá a expandirse al no aplicar una fuerzasobre él.

2. a) R. M. El aire dentro de la jeringa se resiste a que lo compriman

dentro de ella.

b) R. M. Sí, al aumentar la presión las partículas de aire están másjuntas. Se ejerce una mayor presión entre ellas y hacia las paredesde la jeringa y el émbolo.

3. R. M.

Página 113

1. a) R. M. Porque se hacen experimentos o pruebas indirectas, y seproponen modelos a partir de los resultados obtenidos.

b) R. M. Los modelos a pequeña escala son atómicos, de partículas,cinético de partículas y materia oscura, entre otros.

c) Respuesta libre.

d) R. M. Modelos a escala de autos, aviones, helicópteros, maquetasque representan el Sistema Solar o viviendas, entre otros.

2. Respuesta libre.

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pág. 113

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1. a) R. M. Las partículas interactúan fuertemente porque la fuerza decohesión entre ellas es grande en comparación con la fuerza quetrata de dividirlas.

b) R. M. La fuerza resultante es de atracción y dependerá delmaterial, pues hay partículas que debido a su gran fuerza decohesión no se pueden dividir; otras partículas tienen fuerzade cohesión menores, lo que permite que sus partículas se separen.

c) R. M. Toda la materia que se compone de partículas tiene fuerzasde cohesión; en los sólidos la fuerza de cohesión es mayor queen cualquier otro estado de agregación.

2. Respuesta libre.

Página 116


1. a) R. M. El agua hierve.

2. a) R. M. Sí aparece gas dentro de la jeringa, y es vapor de agua.

b) R. M. El émbolo regresa a su estado original y el vapor de aguase transforma en líquido.

3. a) R. M. Estarían en estado sólido.

b) R. M. Que las partículas estén suspendidas en el aire dependede su densidad (la cual depende de la presión y la temperatura).

4. R. M. Sí, debido a su interacción las partículas chocarían y rebotaríanhacia todos lados, ocupando el espacio disponible en la jeringa.

5. a) R. M. Se caerían por el efecto de la gravedad y estarían en la basedel recipiente que los contiene.

b) R. M. Su dirección cambiaría constantemente.

6. Respuesta libre.

Página 117

1. R. M. Porque a mayor compresión disminuirá el espacio en la jeringay la cantidad de choques de las partículas será mayor, y se requierede mayor fuerza para continuar con la compresión.

2. R. M. Al disminuir la fuerza en el émbolo continuarán los choquesentre las partículas y empujarán al émbolo hacia afuera para queéstas tengan más espacio.

a) R. M. La fuerza de atracción que actúa entre las partículas. En ungas, la velocidad de las partículas es rápida y constante.

3. Respuesta libre.

pág. 114

pág. 116

pág. 117


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Procedimiento

2. R. M. Sí, el papel estará más caliente que el lápiz debido al tipode material y a la fricción entre los materiales.


1. a) R. M. De acuerdo con el modelo de Lavoisier. El papel permitíaque fluyera su calórico.

b) R. M. El papel contra el que se frotó el lápiz se calentó. Pormomentos la superficie se calentó y se enfrió, lo cual permitióque el calórico transitara por ese material.

c) R. M. No, porque sólo explica que fluye el calórico, y en el caso delcalentamiento por frotación comprobamos que ambos materialesse calientan.

Página 119

1. Respuesta libre.

2. Respuesta libre.


Página 120

1. a) R. M. El volumen de ambas botellas cambió. El volumen del gasse redujo y el del agua líquida que se congeló, aumentó.

b) R. M. Contenía aire.

c) R. M. Sí, porque la temperatura interviene en el movimiento de

las partículas y la energía cinética, permitiendo dichos cambiosde volumen.

d) R. M. Sí, se presentó un cambio en el estado de la materia delcontenido del agua, pues se congeló, y se esperaría que en laque contiene gas también haya un cambio, pero el congeladorno tiene las condiciones para que el gas se transforme.

Página 121


1. a) R. M. No, debido a que las botellas estuvieron cerradas y no hubopérdida de líquido o aire.

b) R. M. Sí, aunque no observemos el aire.

c) Respuesta libre. R. M. Sí, el aire tiene masa y se comprobócon el cambio de masa del globo desinflado y el inflado.

d) R. M. Cambia el volumen del aire en el globo que se inflay la presión de las partículas que hay dentro de él.

2. Respuesta libre.

pág. 118

pág. 121

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Hipótesis

R. M. El nivel del agua aumentará con la goma original o con la réplica.


1. a) Respuesta libre.b) R. M. La goma de plastilina tiene mayor masa que la goma

de borrar, pero desplazaron la misma cantidad de agua.

c) R. M. Dependerá del volumen de acuerdo con el principiode Pascal.

2. R. M. En lugar de un vaso normal se puede utilizar una probeta paradeterminar el volumen que incrementó el agua al dejar caer la goma.

Página 1251. a) R. M. Sí, porque en los sólidos las fuerzas de cohesión son

mayores y no se pueden comprimir fácilmente como los gases.

b) R. M. Los sólidos no se adaptan a la forma del recipiente quelos contiene porque la unión de sus partículas tiene una mayorenergía. Los sólidos poseen una forma determinada.

c) R. M. Sí, este proceso se llama licuefacción y mediante él un gasse puede pasar a estado líquido.

d) R. M. Sí, debido a que el volumen que ocupa un gas puede sermayor que el de un líquido o un sólido.

e) R. M. Sí, porque sus partículas se calientan y al aumentar sutemperatura, se incrementa su energía cinética y por tanto suvelocidad; por eso se infla el globo, debido a que el aire calienteocupa mayor volumen.

f ) R. M. Sí, una gota de agua se mezclaría más rápido en aguacaliente, ya que las partículas se mueven más rápido, permitiendoque las de la tinta se acomoden más rápido.

2. R. M.

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Página 127

Procedimiento

4. R. M. El agua saldrá más rápido del agujero más cercano a la base

de la botella.

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1. R. M. El cartón se mantendrá unido al vaso, aunque ya no se sostengacon la mano.

2. R. M. En el vaso se genera vacío, se forma una diferencia de presióny, por tanto, una fuerza opuesta a la gravedad.

3.

a) R. M. La rapidez con que el agua sale es diferente en cada agujero.El más cercano a la base de la botella sale más rápido que el que

está a mayor altura.b) R. M. Se relaciona con la altura de cada agujero.

c) R. M. Mientras más alto esté el agujero, menor será la rapidezcon que salga el agua.

4. R. M. El agua saldrá con mayor velocidad debido a que la presiónse transmite a todos los puntos del líquido.

5. Respuesta libre.

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1. a) R. M. No cae porque la presión del aire atrapada en el popotecompensa el peso y la presión atmosférica del exterior.

b) R. M. El agua se cae porque la presión se iguala.

c) R. M. Desaparece la fuerza de arriba.

d) R. M. Queda agua atrapada en el popote.

1. R. M. La presión en el interior del vaso es menor a la presiónatmosférica, y por ello el cartón no se cae.

2. a) R. M. Al enfriarse el gas en el interior de la botella la presiónes menor, pero mayor en el exterior, así que la botella se deformao aplasta.

3. R. M. La presión y el volumen son inversamente proporcionales;sin embargo, en este caso también se debe considerar la presiónatmosférica. Por ello en este ejemplo, al disminuir la presión,

el volumen también disminuirá.

4. R. M. Al disminuir la temperatura del gas en la botella, disminuyesu presión y por ello la botella se compactará o deformará.

5. Respuesta libre.


Página 132



b) R. M. Un termómetro, un termopar, entre otros.

2. Respuesta libre.

Página 134


1. a) R. M. Son directamente proporcionales.

b) R. M. Porque, al enfriarse, los líquidos se contraen.

c) R. M. Porque las partículas se expanden cuando un líquido

se calienta.

2. Respuesta libre.

pág. 131

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1. a) R. M. Aumentó 20 ºC, porque la temperatura es una propiedadintensiva que no depende de la masa de la sustancia para alterarsu valor.

b) R. M. 5 ºC, porque la temperatura será igual para todas las

habitaciones con el mismo sistema de aire acondicionado.

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a) R. M. La botella al Sol se enfría.

b) R. M. Seca.

c) R. M. Se evaporó.

d) R. M. Que la recibió de manera directa e indirectamente del Sol.

e) R. M. Cedió; la energía del Sol empieza a calentar el agua, pero como

la tela está más fría, el agua transfiere el calor a la tela.f ) R. M. Las partículas disminuyen su energía cinética al ceder su

energía a la tela.

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1. a) R. M. Aunque para los dos casos la temperatura final e inicialson la misma. Las tazas tardan el doble que una taza para llegara la temperatura final.

b) R. M. Sí, dado que la temperatura final es la misma, el cambiode la energía cinética es la misma.

c) R. M. Más cantidad de agua significa más partículas a las quese les debe transferir energía, por lo que se necesita el doblede energía para el doble de agua y que ésta alcance la mismatemperatura, a eso se debe que tarde más tiempo.

d) R. M. Se requiere mayor energía para calentar dos tazas de agua.

2. En general, los termómetros están formados por dos partes. Laprimera es la que se busca que llegue al equilibrio térmico conel objeto al que se desea medir la temperatura (el bulbo en untermómetro de mercurio). La segunda traduce el equilibrio térmicoa un valor numérico (la escala en el termómetro de mercurio).

3. R. M. Al estar en contacto dos objetos, sus partículas chocan entresí y las más rápidas tienen más energía cinética (por lo que el objeto

estará más caliente) que ceden a las partículas más lentas (delobjeto más frío). El resultado es una transferencia de calorde un objeto a otro a través del contacto.

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1. R. M. En el agua se producen burbujas.

a) R. M. De aire. Sí, el agua hierve y se producen burbujas.

b) Sí, porque las condiciones de presión cambiaron.

2. a) R. M. La presión interior disminuye, y con ello aumenta elvolumen, por lo que las partículas de agua empujan con menosfuerza las paredes de la jeringa.

3. a) R. M. Disminuye. Al disminuir la presión, las partículas tienenmás libertad para moverse, por lo que requieren menos energíacinética para alcanzar la temperatura de ebullición.

b) R. M. Aumenta, como ocurre en una olla de presión.

4. Respuesta libre.

Página 142

2. a) Mayor. Respuesta libre.

Página 143

b) R. M. Mayor presión significa mayor temperatura que cuecelos alimentos en menor tiempo que en una olla convencionala menor presión.

c) R. M. Para que disminuya la presión y no explote.

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1. a) R. M. Se quedan pegados.

b) R. M. El punto está al lado de la raya, a la izquierda de la líneaque divide sólido-líquido.

c) R. M. Líquido, porque nos movemos a la derecha.

d) R. M. Sólido, porque regresamos al punto de partida.

2. Respuesta libre.

Página 145

1. R. M. Porque estaba cocinando en la Ciudad de México y dadala presión atmosférica, requiere mayor tiempo para cocinarlos alimentos.

2. R. M Cuando el agua se congela, las partículas se acomodan e

incrementa su volumen; en cambio, la botella con aire, al aumentarsu temperatura, disminuye su volumen y por eso se compactay deforma la botella.

3. a) Fusión.

b) Vaporización.

c) Sublimación.

d) Solidificación.

e) Condensación.

4.

SustanciasPunto de

fusión (ºC)Punto de

ebullición (ºC)Estadoa 0 (ºC)

Estadoa 30 (ºC)

A 10 120 Sólido Líquido

B 60 –5 Gas Gas

5. a) Sólido.

b) Líquido.


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1. Respuesta libre.

a) R. M. El rehilete empezó a girar.

b) Cero.

c) R. M. Sí aumentó.

2. a) R. M. El calor transferido para evaporar el agua.

b) R. M. El cambio en la temperatura de la lata transfirió caloral agua e hizo que hirviera.

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3. R. M. Que la energía en forma de calor suministrado puede generartrabajo.

4. Respuesta libre.

a) R. M. Hierve.

b) R. M. Existe un aumento en la presión dentro de la lata queexpulsa el aire y hace girar el rehilete.

Página 1483. R. M. La energía proveniente del Sol se concentra en un punto donde

calienta el agua hasta que hierve y genera vapor que se dirige a unaturbina, haciéndola girar. Se genera así electricidad por fricción quese envía al tendido eléctrico.

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1. a) R. M. La temperatura será menor con respecto al iniciodel experimento.

b) R. M. La temperatura será mayor con respecto al inicio

del experimento.c) R. M. La bolsa de agua caliente cedió calor.

d) R. M. La bolsa de agua fría recibió calor.

e) R. M. No, sólo estuvieron en contacto.

f ) Repuesta libre.

g) R. M. Que la energía calorífica se transfiere de una bolsa a otra.

h) R. M. La bolsa de agua caliente.

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1. a) R. M. Sí, lo recibió del agua.

b) R. M. Sí, lo hizo al estar en contacto con la jeringa (portransferencia de calor).

c) R. M. Sí, en el transcurso en el que la jeringa tuvo contacto conlos dos depósitos de agua, el agua cambió su temperatura.

d) R. M. Del agua caliente.

e) R. M. Sí, cualquier cambio de energía en el sistema hace queel émbolo de la jeringa se mueva.

Página 153

1. R. M. El microondas transforma la energía eléctrica (de la tomade corriente) en energía calorífica (la comida que se calienta).

2. R. M. Cuando tomas una pluma para escribir, ésta gana calor porquele cedes calor con tu mano.

3. R. M. Poner a secar la ropa, comer, hacer ejercicio, al utilizar untaladro, al calentar agua, al encender el motor del auto y una fogata.

Página 161

Evaluación

1. a) No, ya que el vacío no está contemplado en el modelo de Aristóteles.

2. La energía cinética en promedio de las partículas en el recipientecaliente es mayor de las que están frías.

Pregunta 1:

Volumen Masa Densidad

Costal de azúcar 0.03 m3 50 kg 1 610 kg/m3

Bloque de hielo 16 cm3 11.8 g 0.73 g/cm3

Costal de arena 156 cm3 1.7 kg 10 897.43 kg/m3

Bolsa de sal 1 366.45 cm3 2.2 kg 1.61 g/cm3

Aceite de cocina 68 L 62.5 kg 920 kg/m3

Botella de mercurio 35.29 mL 0.48 kg 13.6 g/mL

Lingote de cobre 2 979.91 cm3 26.7 kg 8.96 g/cm3

Pregunta 2: Porque el otro 25% de nuestro cuerpo es menos densoque el agua.

3. Al aumentar la temperatura del agua, aumenta la energía cinética.

4. R. M. La separación entre partículas y la velocidad en que se mueven.En un gas la distancia entre sus partículas es mayor y también es mayor su velocidad; en un líquido, la distancia entre sus partículas es menory disminuye su velocidad. Y en el sólido es pequeña la distancia de suspartículas y su velocidad es menor.

5. R. M. Sabina tiene razón porque la temperatura de equilibrio debeser un promedio de ambas temperaturas.

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Resultados y análisis1. a) Se repelen.

b) Se repelen.

c) Se atraen.

d) R. M. Cuando una de las cintas se separa, se lleva electrones de laotra. Luego esa cinta tiene carga negativa extra y la otra, que perdiócargas negativas, ahora tiene carga positiva.

2. Respuesta libre.

Página 167

1. R. M.

a) La mayoría de las partículas alfa deberían estar detrás de la láminade oro.

2. R. M.

3. R. M. Las partículas alfa son pesadas y de carga positiva. Al pasar porun objeto neutro y más ligero, las partículas alfa atravesarán la láminade oro sin desviarse (como en el modelo de Thomson).

2. R. M.

3. R. M. El modelo de Thomson no explica las trayectorias quese obtuvieron.

a) R. M. No es congruente con el modelo de Thomson, pues seesperaba que las partículas alfa atravesaran la lámina de oro,lo que representaría que la carga del átomo era neutra.

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pág. 167Fuente de

partículas alfa

Detector

Lámina de oro

Fuente de

partículas alfa

Detector

Lámina de oro


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1. R. M.

Modelo Características Diferencias

Dalton

Partícula más pequeña de la materia,indivisible, indestructible. Los átomos

de un mismo elemento son iguales ensus propiedades.

Introduce la idea dediscontinuidad

de la materia.

Thomson

Se descubre una partícula máspequeña (electrón), el cual tiene masay carga eléctrica. Como la materia eseléctricamente neutra, se deduce quedebe tener carga positiva.

Se conforma poruna nueva partícula:el electrón.

Rutherford

Descubrimiento del protón. El átomotiene un espacio muy grande entreprotones y electrones. Los electronesse encuentran girando y el protónes 2 000 veces mayor que el electrón.

Propone una nuevapartícula: el protón.

Bohr

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