Guía tercer parcial

Guía para el tercer parcial, de los temas a ver, sólo se te preguntará uno de ellos en el examen, el cual tendrás 6 minutos para resolver  y el resultado de eso será tu calificación de este criterio.
Conforme el número de lista pasarán del 1 al 9 al laboratorio, después del 10 al 18 y así sucesivamente. Lleva tu regla, calculadora y una hoja de papel milimétrico.

1. Determinación del MRU
Con ayuda de una manguera inclinada a los grados marcados se observó como subía una burbuja y se tomó el tiempo cada 10 cm, has la gráfica d vs t para los 30º , que tiempos crees que haya para 45 y 60ª, supónlos y has las gráficas para esos grados
                                     Tiempo (s)
Distancia cm     30º                45º                 60º
0                     0 s                  0                     0
10                   2 s
20                   4 s  
30                   6 s  
40                   8 s  
50                   10s  
60                   12s  
70                   14s  
80                   16s  
90                   18s  
100                 20s  

¡Qué tipo de línea obtuviste? ¿Cuál es la ordenada al origen?

Explica la correlación con una recta y=a+bx y que representa el valor de a y el de b, en especial cual es el significado de la pendiente en la recta obtenida.

Obtén la ecuación del MRU v=d/t  a partir de la ecuación de la recta y = a + bx, solo recuerda de donde parte nuestra recta.

Si la manguera midiera dos metros ¿Cuánto tiempo tardará en llegar la burbuja?

2. Determinación del MRUA

Usamos una banca del patio te acuerdas, entonces:

a) Gradúa la  banca  cada medio metro
b) Coloca el cubo en el extremo cero de la banca
c) Levanta la banca lentamente y toma el ángulo al cual el cubo resbala uniformemente
d) Con ese ángulo y con el cronómetro en cero toma las lecturas de tiempo cada marca
e) Repite lo anterior con un ángulo 10º más alto
f) Con la tabla siguiente realiza las gráficas correspondiente de d vs t
                             Tiempo (s)
Distancia cm   θº                   θ+10º              v                      a
0                     0                    0    s
50                   2                    2    s              
100                 4                    3.8 s 
150                  6                    5.2 s                                       
200                  8                    6.2 s
250                 10                   7.0 s

g) Para la gráfica de θº  te va  a dar una recta porque es un MRUA (v=d/t), pero la gráfica de θ+10º ya no es una recta, ¿porqué no es así? Explica

Con la fórmula    v= d/t , encuentra la v entre la distancia cero y la distancia  1, luego entre la 1 y la 2 y así sucesivamente y anota su valor en la columna.

I) Ahora con a = (v_f-v_i)/t , encuentra la a entra cada par de velocidades y anótalas en la columna

i) Ahora realiza la gráfica Velocidad contra tiempo. Explica lo que observas en ellas.  Ves un rectángulo y un triángulo.

j) Calcula el área debajo de cada uno, ¿a qué corresponde el área?

3) Caída libre y MRUA
a) Gradúa la  cuerda  cada metro
b) Coloca la cuerda en el extremo del barandal del segundo piso
c) Deja caer un peso y toma la lectura de tiempo cada metro
d) Como no vas a hacer la práctica entonces con la fórmula de enmedio calcula los tiempos faltantes.

e) Llena la tabla siguiente y realiza la gráfica correspondiente
Distancia m   Tiempo (s)         velocidad (m/s)
0                          0                      0
1                    
2                    
3
4
5
6

e) Obtén el área debajo de cada recta, ¿Qué representa cada una?

De la tercera fórmula si V₀=0 , despeja v_f y calcúlala, anota los datos en la tabla

f) Con el tiempo de caída hasta el suelo, calcula la altura desde la cual fue lanzado el objeto, sí este fuera de 1.2 s, con h=(gt²)/2

4) Estimación de g (Aceleración de la gravedad)
a) Coloca un hilo de longitud l suspendido del techo del salón y en el extremo libre pon el peso o plomo. 

La l fue de 2.50 m
b) Pon a oscilar el péndulo en un ángulo de menos de 10º.
c) Toma el tiempo para un total de 10 oscilaciones completas, este fue de 31.734 s
d) Saca el promedio entre 10 para una sola oscilación, esto es T
e) De la fórmula de T para un péndulo, despeja el valor de g y con T y l obtén su valor 
f) ¿Qué representan T y g?¿Cuáles son su unidades? ¿Porqué puede variar g?
h) Has el diagrama de fuerzas del péndulo en reposo y en uno de los extremos.

5) Calorimetría.

Un objeto desconocido pesa 50 g y se calienta hasta 200ºC, se pasa a un vaso de aluminio que pesa 20g y tiene 200 g de agua. Al meterlo ¿quién pierde calor y quién gana calor?

Busca los calores específicos(c_e) para el agua y el aluminio (en cal/g/ºC) y plantea la ecuación de ganancia y perdida de calor para cada sustancia con Q= m c_e (t_f-t_i)

¿Cuál es la única incógnita de toda tu fórmula? Despéjala y calcúlala.

6) Principio de Arquímedes.

Se te va a dar un objeto X, lo vas a pesar y obtener su volumen con los materiales que se te van a dar.

Deberás obtener su densidad.

Lo pesaras al aire con el soporte del dinamómetro, y luego sumergido en agua y deberás predecir porque esa diferencia en peso y hacer la comprobación.

Obtén la fuerza de empuje por parte del agua.

2ª ACTIVIDAD 3er PARCIAL CONSTRUCCIÓN DE UN PANEL SOLAR*

Para esta actividad deberán usar el siguiente material, por equipos de cinco personas:

Veinte caimanes chicos o cautin y soldadura de estaño 1.5 m de  alambre de cobre de aproximadamente 1/18” de calibre (material eléctrico usado, reciclado o de recuperación de balastra electrónica o dispositivo similar)

Doce taparroscas  de plástico usadas

Cinta doble cara

Una lámina de plástico de 18 cm. de largo por 6 cm de ancho (material de recuperación)

Unas pinzas de electricista

Una cuchara de plástico

-->

Cinta adhesiva

Un tubo o frasco de pegamento instantáneo para plástico (UHU) o pistola de silicon con cartuchos

Una lija de agua

Una caja de cerillos o encendedor

Tintura de violeta de Genciana (antiséptico)

Hielo en cubos

Un LED de 5 mm, 2.1-2.8 Vdc, 20 mA (Diodo Emisor de Luz, Light Emitting Diode)

Un zumbador miniatura (mini buzzer) de tono constante, 4 KHz, 1.5-16 Vdc, 6mA (dispositivo electroacústico que produce un zumbido o sonido similar al de un timbre)

Una resistencia de 330 Ohms 1/4 de Watt

Una resistencia de 100 Omhs 1/4 de WATT

Un transistor de pequeña señal NPN Darlington MPSA 13

Un LED de 5 mm, color rojo difuso 2.1-2.8 Vdc, 20 mA

Una batería de 9 V

Estos siete últimos vienen en la imagen de abajo, para que compren por equipo lo pedido, no lo compren en tlapalerías ni ferreterías, en tiendas de electrónica Steren o en el centro en República del Salvador, son mu económicos, todo lo demás de su casa o reciclar de cosas usadas.

Instrucciones:

1. Lavar y secar las 12 tapas de plástico.
2. Para preparar todos los alambres de cobre usados, lijarlos suavemente con una lija de agua, cortar 24 trozos de 6 cm de largo, separa 12 de ellos
3. Colocar en el interior de una tapa de plástico un alambre de cobre manteniéndolo en posición horizontal, presionar tapa, y el otro extremo doblarlo sobre el borde de la tapa para engancharlo hacia la parte posterior de la lámina. Repetir el procedimiento para colocar un alambre de cobre en el interior de cada tapa, siguiendo las mismas indicaciones con los otros 11.
4. En seguida, con alcohol etílico desnaturalizado, llenar casi por completo una lámpara de alcohol y cerrarla muy bien. Después con ayuda de un cerillo, encender con cuidado la lámpara.
5. Para oxidar los restantes doce alambres, que aún no se han colocado en las tapas, sujetar uno de ellos usando unas pinzas metálicas y con precaución acercarlo a la parte alta de la llama de la lámpara de alcohol hasta que se ponga al rojo vivo cuenta 30 segundos y después retirarlo de la llama. 
6. Continuar sujetándolo con la pinza durante algunos minutos (el alambre está muy caliente) para que se enfríe. Observar que el alambre se pone rojizo obscuro es la formación del óxido cuproso.
7. Después colocarlo sobre la mesa de trabajo y repetir el procedimiento para oxidar con precaución los restantes once alambres de cobre. 

8. Cuando los alambres se hayan enfriado por completo, limpiarlos suavemente con una toalla de papel para eliminar el óxido cúprico (Color negro) que se forma sobre el óxido cuproso (color rojo púrpura obscuro). 

9. Después impregnar la película de óxido cuproso de cada alambre con la tintura de violeta de Genciana. Para ello, sumergir solo la mitad del alambre oxidado en la tintura durante 5 minutos. En seguida, sujetar con pinzas el extremo del alambre que no se impregnó y calentar durante un segundo únicamente la parte impregnada con el colorante, acercándola a la parte alta de la llama de la lámpara de alcohol. Continuar sujetando el alambre durante algunos minutos hasta que se enfríe y en seguida colócalo sobre una toalla de papel. Repetir este procedimiento con los demás alambres oxidados y al terminar apagar la lámpara. El colorante violeta de Genciana sensibiliza la celda solar a luz visible y facilita la generación de corriente eléctrica. 

10. A continuación, colocar en el interior de una tapa de plástico uno de los alambres oxidados, manteniendo una separación de aproximadamente 1cm. con respecto al alambre sin oxidar que se encuentra en la misma tapa. si consideras que el anterior esta del lado izquierdo coloca siempre a su derecha el segundo alambre.

Al hacerlo evitar remover la película del colorante, solo presiona suavemente el extremo impregnado de violeta a finde que quede fijo en la parte interna de la tapa.

11. Pega las doce tapas sobre la base de plástico. Si cuentas con los caimanes, de la primera tapa deja libre el primer alambre y une el segundo alambre con el primero de la segunda tapa, luego el segundo alambre con el primero de la tercera tapa y así hasta dejar libre el segundo de la tapa 12. Más adelante veras la figura.

11a. Si cuentas con cautin  igual dejarás libre el primero y soldarás  el 2º de la segunda tapa con el 1º de la tercera tapa, sucesivamente hasta dejar libre el 2º de la última tapa.

12. Disolver  un poco de grenetina en agua caliente y verter en las 12 taparroscas, colocar en el baño de hielo.

13. Retirar las celdas del baño de hielo. La parte interna de las tapas hasta el momento aún está descubierta. Para evitar que las celdas se dañen o el gel se desprenda de la tapa, cortar un tramo de una hoja de acetato del tamaño de la lámina, limpiarlo muy bien y colocarlo cubriendo las celdas.

14. El paso final es colocar en los extremos libres de cada tapa un Multímetro primero en el salón y después al sol y hacer tus observaciones.

15. Después se te prestará un protoboard y armarás el circuito que se te indica e igual lo llevarlas al sol para lograr que encienda el led, el zumbador y de ser posible un motor de zumbador de celular viejo.

 Así deberá quedar armado con caimanes el panel, o bien soldar las puntas libres

 Este es el circuito con el protoboard (La placa perforada)

 Otro esquema del circuito

Diagrama eléctrico del circuito.

Se calificará sólo a cinco personas o menos por equipo, si hay un sexto o más el trabajo se cancela y no vale nada.

Debe funcionar en todas sus partes.

* Los textos, materiales y figuras son tomados de los materiales del Centro Mario Molina usados en los diplomados cursados por el autor en el CMM. Usados para difusión de la ciencia y la enseñanza del Cambio Climático.

1ª actividad 3er PARCIAL

EL SIGUIENTE MATERIAL ES EL CONJUNTO DE ACTIVIDADES PARA FIN DE CURSO, DEBES CUMPLIR CON CADA UNA DE ELLAS Y TENER TODOS LOS DATOS EN TU CUADERNO, ESTO LO PUEDES IMPRIMIR Y LLEVAR A CLASE Y COMPLETARLO  TOTALMENTE, SOBRE ELLOS SE TE APLICARÁ EL EXAMEN DE MANERA INDIVIDUAL, INDEPENDIENTEMENTE DE QUE ENTREGUES LA PRÁCTICA POR EQUIPO.

ANEXO INSTRUCTIVO El ABC DE LA HIDROSTÁTICA
Material
Balanza de resorte
Alambre para soporte (Ve esquema)
2 Huevos uno crudo y uno cocido
1 vaso desechable perforado a 3/4
1 charola
1 probeta
agua
sal
1 tabique

Instrucciones 

Actividad 1. VOLUMEN.

1. a)  Llena un vaso con agua hasta que empiece a derramar por el orificio y colócalo en la charola.
   
2. b)  Introduce el huevo en el vaso y deja que el agua se derrame dentro de la charola, vacía esa agua en la probeta y anota su valor ______________ml. Este es el_______________________ del huevo.
3. 
   
4. c) ¿Qué significa ml? __________________¿ Qué otras unidades semejantes a estas conoces?___ ___________ ¿ En qué tipo de cosas que compras o usas hay estas unidades?____________________________________________
5. Actividad 2. MASA y PESO
6. 
   
7. d) Coloca un huevo en el soporte de alambre que hiciste y “pésalo” en la balanza. ¿Cuánto registro la balanza? ____________ g. ¿Qué significa la g?_____________________. ¿Qué mediste con esta unidad?______ ______________ ¿Qué cosas también se “pesan”? ____________________¿ En qué otras unidades?_____________
8. e) Hay otra g que vale 9.8 m/s2 , a que corresponde este valor ____________________________ y ¿cómo se llama?________________________ ____ ______ _____________________. ¿Qué provoca sobre la masa de los objetos en la Tierra? _________ ______________________________. Entonces si multiplicamos esta g por la masa de los objetos obtenemos su _________________ o la ______________________ con la que un objeto es atraído por la Tierra.

6. f)  ¿Qué unidades tiene la balanza? ____________________
   
7. g)  ¿La balanza nos da el peso o la masa? _____________ ¿Por qué?___________________________________
   
8. h)  ¿Qué es la masa y en que unidades se mide? __________________________________________________________
   
9. i)  ¿Si algo ayuda a jalar o empujar, le llamamos ?____________________
   
10. j)  Por lo tanto, podemos decir que un peso es una______________ y se mide en unidades N llamadas__________________. 
11. Actividad 3 DENSIDAD

10 mink) ¿Sí tuviéramos un huevo de Ónix sería igual en qué, al de verdad? ________________¿en qué sería diferente? _____________________________ ¿Qué provoca esta diferencia?___________________________________
l) Tenemos dos valores la masa y el volumen que resulta de ellos al relacionarlos, si pensamos en dos objetos de igual masa y diferente volumen o dos objetos de igual volumen y diferente masa, que pasa cuando aumenta uno y el otro no cambia_______________________________________________________

13. m)  ¿Quién es más denso el crudo o el cocido? ______________________________________
    
14. n)  ¿ Cómo obtienes la densidad de cada uno? ______________________________________
    

15 min

Actividad 4 EMPUJE 15 min

15. o)  ¿Por qué pesa diferente el huevo en el aire qué en el agua? _________________________________________
    
16. p)  ¿Qué provoca esa diferencia en peso y cuánto vale? ______________________________________________________
    
17. q)  ¿Si pesas el agua derramada por el huevo, a que es igual este valor? ___________________________________
    
18. r)  ¿Entonces podemos decir que el huevo es ___________hacía _________por una_____________ igual al peso del agua_____________ por el huevo?

19. s)  ¿Por qué el huevo flota cuando se le agrega sal al agua? _________________________________________________
    
20. t)  ¿Qué es más densa el agua dulce o el agua salada? ________________¿Entonces los cuerpos se hunden o flotan cuando su densidad cómo es comparada con la del agua?_________________________________________
21. 
    
22. Actividad 5 PRESION 10 min 
23. 
    
24. u) ¿Cuando sientes más dolor o fuerza si colocas un tabique en la palma de tu mano, en sus diferentes caras, siendo que pesa los mismo? ______________________________¿Sí multiplicamos las tres dimensiones del tabique, qué obtenemos?____________________________________________________________

22. v)  ¿Qué cambia en cada cara del tabique?_____________________________________________
    
23. w)  ¿Cómo se llama este valor y como se obtiene?___________________________________________________________
    
24. x)  ¿El peso del tabique es la ____________que te lastima o presiona? ¿Si relacionamos el peso de tabique o su fuerza con sus diferentes caras, obtenemos un valor que se llama?____________________
25. y) Ese tabique es de barro u hormigón, pero puede ser de agua o aire, por lo tanto tendríamos una presión________________________ o ________________________.
26. z) Y la suma de ellas sería una Presión___________________.

Guía 2º PARCIAL

Estudia la guía y/o responde lo que se te indica

Fricción estática

Cuando las dos superficies están en reposo, la fuerza que se opone al inicio de movimiento se denomina fricción estática. Como impide el movimiento, se puede decir que es igual a la fuerza neta aplicada sobre el cuerpo, solo que en sentido opuesto.

En los  ejemplos de fricción estática explica porqué no se mueven los cuerpos:

1. Una caja de mucho peso la empujas en el pavimento o en un piso de loseta.

2. Un coche que quieres  empujar y no puedes

3. Un piso seco y uno mojado, que pasa al querer caminar en ellos.

Fricción Dinámica

La fricción dinámica es la que se existe en un cuerpo que ya está en movimiento, y tiene una magnitud constante. La diferencia con la fricción estática se puede ver en el hecho de que los cuerpos en reposo son muy difíciles de mover (fricción estática), pero cuando ya se ha vencido esa fuerza resulta bastante más fácil (fricción dinámica).

Los siguientes son ejemplos de fricción dinámica:

1. Los pies contra el suelo, al caminar.
2. Las ruedas de una bicicleta contra el suelo.
3. El roce entre un avión y el aire.
4. Los vehículos submarinos, con la fricción que ejerce sobre el agua.
5. Los patines en una pista de hielo o de concreto.

Entra al siguiente vínculo de Prezi y ve la presentación de Trabajo, Potencia y Energías mecánicas, da clic aquí  en el subrayado.

La energía cinética 

 La energía cinética es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Su valor depende de la masa del cuerpo (m) y de su velocidad (v). La energía cinética se mide en julios (J), la masa en kilogramos (kg) y la velocidad en metros por segundo (m/s). La energía cinética del viento es utilizada para mover el rotor hélice de un aerogenerador y convertir esa energía en energía eléctrica mediante una serie de procesos. Es el fundamento de la cada vez más empleada energía eólica. La energía cinética es un tipo de energía mecánica. La energía mecánica es aquélla que está ligada a la posición o al movimiento de los cuerpos. Por ejemplo, es la energía que posee un arco que está tensado o un coche en movimiento o un cuerpo por estar a cierta altura sobre el suelo.

Energía potencial 

Es la energía que tienen los cuerpos por ocupar una determinada posición. Podemos hablar de energía potencial gravitatoria y de energía potencial elástica. La energía potencial gravitatoria es la energía que tiene un cuerpo por estar situado a una cierta altura sobre la superficie terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), de la gravedad (g) y de la altura sobre la superficie (h). La energía potencial se mide en julios (J), la masa en kilogramos (kg), la aceleración de la gravedad en metros por segundo al cuadrado (m/s^2) y la altura en metros (m). Por ejemplo, una piedra al borde de un precipicio tiene energía potencial: si cayera, ejercería una fuerza que produciría una deformación en el suelo. 

1. Calcula la energía cinética de un vehículo de 1000 kg de masa que circula a una velocidad de 120 km/h. Recuerda nuestro número clave ***3.6*** y para que sirve.

2. Calcula la energía potencial de un saltador de trampolín si su masa es de 50 kg y está sobre un trampolín de 12 m de altura sobre la superficie del agua. 

Concepto de trabajo 

El Trabajo es una de las formas de transferencia (cuando dos cuerpos intercambian energía, lo hacen, o bien de forma mecánica, mediante la realización de un trabajo, o bien de forma térmica, mediante el calor) de energía entre los cuerpos. Para realizar un trabajo es preciso ejercer una fuerza sobre un cuerpo y que éste se desplace. El trabajo, W, depende del valor de la fuerza, F, aplicada sobre el cuerpo, multiplicada por el desplazamiento. W = Fd . El trabajo, se mide en julios (J) en el SI, la fuerza en newton (N) y el desplazamiento en metros (m). 

La potencia 

La Potencia es una magnitud que nos relaciona el trabajo realizado con el tiempo empleado en hacerlo. Si una máquina realiza un trabajo, no sólo importa la cantidad de energía que produce, sino también el tiempo que tarda en hacerlo. Por ejemplo, decimos que un coche es más potente si es capaz de pasar de 0 a 100 km/h en un menor tiempo. La potencia se mide en vatios (W) en el SI, el trabajo en julios (J) y el tiempo en segundos (s). En el mundo del motor se usa con frecuencia otra unidad para medir la potencia: el caballo de vapor (CV). 1 CV = 736 W 

Explica si realizas, o no, trabajo cuando: 

a) Empujas una pared 

b) Sostienes un libro a 2 metros de altura 

c) Desplazas un carrito hacia delante 

3. Una fuerza de 100 N actúa sobre un cuerpo que se desplaza a lo largo de un plano horizontal en la misma dirección del movimiento. Si el cuerpo se desplaza 20 m. ¿Cuál es el trabajo realizado por dicha fuerza? 

4. Un escalador con una masa de 60 kg invierte 30 s en escalar una pared de 10 m de altura. Calcula: 

a) El peso del escalador 

b) El trabajo realizado en la escalada 

c) La potencia real del escalador

Para practicar:

Un cuerpo transfiere a otro 645,23 cal. ¿Cuántos julios son? 

2. Una persona ingiere 1048,37 kcal en su dieta. Expresa esa cantidad de energía en unidades J. 

3. Calcula el trabajo que realizará una fuerza de 392 N que desplaza a un cuerpo unja distancia de 7 m, si entre la fuerza y el desplazamiento forman un ángulo de 52º. 

4. Calcula el trabajo que realiza la fuerza de rozamiento sobre un cuerpo de 13 kg que se desplaza una distancia de 46 m. 

5. Calcula la energía cinética de un coche de 1294 kg que circula a una velocidad de 58 km/h. 

6. Un vehículo de 1104 kg que circula por una carretera recta y horizontal varía su velocidad de 17 m/s a 7 m/s. ¿Cuál es el trabajo que realiza el motor? 

7. ¿Qué energía potencial posee una roca de 143 kg que se encuentra en un acantilado de 19 m de altura sobre el suelo? 

8. Calcula la energía potencial elástica de un muelle sabiendo que su constante elástica, k, es de 336 N/m y que se ha comprimido 4 cm desde su longitud natural. 

 9. Calcula el trabajo necesario para subir un cuerpo de 85 kg, a velocidad constante, desde una altura de 11 m hasta una altura de 16 m. 

10. Un saltador de pértiga de 65 kg alcanza una velocidad máxima de 8 m/s. Si la pértiga permite transformar toda la energía cinética en potencial: a) ¿Hasta qué altura podrá elevarse? b) ¿Cuál es la energía en el momento de caer a la colchoneta? c) ¿Cuál es su velocidad en ese momento? 

11. Una máquina realiza un trabajo de 641 J con un rendimiento del 6 %. Calcula el trabajo útil que realmente se obtiene. 

12. a) Calcula el trabajo que realiza el motor de un ascensor en una atracción para subir 1417 kg, que es la masa del ascensor más los pasajeros, hasta una altura de 30 m. b) ¿Cuál es la potencia desarrollada por el motor si tarda en subir 24 s? 

13. Un cuerpo de 10 kg cae desde una altura de 20 m. Calcula: a) La energía potencial cuando está a una altura de 10 m. b) La velocidad que tienen en ese mismo instante. c) El trabajo que efectúa cuando llega al suelo. d) La velocidad con que llega al suelo. 

 14. Un motor realiza un trabajo de 3000 J en 20 s a) ¿Cuál es la potencia del motor? b) ¿En cuánto tiempo desarrollaría el mismo trabajo una máquina de 15 W?

La termodinámica estudia las transformaciones energéticas entre calor y trabajo o viceversa

Un sistema termodinámico es una región del espacio que está sometida bajo estudio y que la limita una superficie (pared) que puede ser real o imaginaria. La región externa al sistema que interactúa con él se denomina entorno o alrededores del sistema. El sistema termodinámico interactúa con su entorno a través del intercambio de materia y / o energía.

Una manera de clasificar los sistemas termodinámicos es considerando el modo de relación que tenga con su entorno:

Sistemas abiertos: Aquellos que intercambian materia y energía con su entorno.

Sistemas cerrados: Aquellos que intercambian energía pero no materia con su entorno.

Sistemas aislados: Aquellos que no intercambian ni materia ni energía con su entorno.

La pared que lo limita permite lo anterior y pueden ser de dos tipos:

Paredes restrictivas :

Adiabáticas: No permiten el paso de energía térmica.

Paredes permisivas (o contactos):

Diatérmicas: Permiten el paso de energía térmica.

Leyes de la TD

Ley Cero: Esta ley dice "Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura". Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición cero. Un ejemplo de la aplicación de esta ley lo tenemos en los conocidos termómetros.

1ª LEY DE LA TD.

Permítase que un sistema cambie de un estado inicial de equilibrio , a un estado final de equilibrio , en un camino determinado, siendo Q el calor absorbido por el sistema y W el trabajo hecho por el sistema. Después calculamos el valor de U su energía interna. A continuación cambiamos el sistema desde el mismo estado hasta el estado final , pero en esta ocasión por un camino diferente. Lo hacemos esto una y otra vez, usando diferentes caminos en cada caso. Encontramos que en todos los intentos es la misma. Por lo que decimos que la energía se conserva o se transforma pero no se pierde.

2ª LEY DE LA TD.

Solo una pequeña fracción del calor absorbido de la fuente de alta temperatura se podía convertir en trabajo útil. Aun al progresar los diseños de la ingeniería, una fracción apreciable del calor absorbido se sigue descargando en el escape de una máquina a baja temperatura, sin que pueda convertirse en energía mecánica. Por nuestra experiencia sabemos que cuando dos cuerpos se encuentran en contacto fluye calor del cuerpo caliente al cuerpo frío. En este caso, la segunda ley elimina la posibilidad de que la energía fluya del cuerpo frío al cuerpo caliente y así determina la dirección de la transmisión del calor. Es completamente imposible realizar una transformación cuyo único resultado final sea el de cambiar en trabajo el calor extraído de una fuente que se encuentre a la misma temperatura. O sea siempre nunca será posible convertir todo el calor en trabajo.

Energía térmica

Secuencia didáctica a desarrollar.


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Tema:  LA HUELLA DE CARBONO

El concepto Huella de carbono se  refiere al conjunto de actividades que realizamos día con día, en las cuales hay una emisión de dióxido de carbono por la quema de combustibles fósiles, un ejemplo claro es el transporte diario en auto particular, donde hay una combustión y emisión inmediata y directa de gases, en cambio el uso de electricidad implicaría que no hay combustión ni emisión directa, pero sí la electricidad proviene de una termoeléctrica, entonces también hay una huella de carbono, ya que para producir electricidad se quema un combustible, así la suma de todas las actividades que de manera directa e indirecta  generan CO₂ , medido en Toneladas  de CO₂ anuales por persona, corresponde a tu Huella de Carbono.

En este plan de clase de Física II se cubren los temas correspondientes a Equivalente mecánico del calor y Conservación y conversión de energía usando el concepto de Huella de Carbono y a través de las diferentes transformaciones de energía  hacer evidente como contribuimos al incremento de CO₂, pero  de igual manera proponer cambios en nuestra vida cotidiana para disminuirlos y mitigar el cambio climático.

Objetivos específicos

1. Identificar al CO₂ como producto de la combustión.
2. Comprender el efecto de invernadero y sus componentes.
3. Evaluar su huella de carbono familiar.
4. Proponer acciones en la casa o escuela para reducir su huella de carbono.
5. A partir de  la relación del equivalente mecánico del calor, convertir  kWh a kgCO₂.

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Aprendizajes esperados

1. Reconocer que la combustión es la causante de la producción de CO_2.
2. Identifica cómo se relaciona la energía consumida y la producción de CO₂.
3. Reconoce como el  CO2 y los GEI provocan el efecto invernadero .
4. Modelar matemáticamente algunas conversiones  entre las distintas unidades de consumo de  energía.
5. Deducir como  acciones alternas  disminuyen la producción de CO₂.

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Competencias disciplinares básicas a desarrollar (ciencias experimentales)

Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

                                                                                         Enganchar

Estrategia didáctica

Preguntas generadoras para activar ideas previas

¿Por qué al respirar incrementamos el calentamiento global? y ¿por qué las plantas disminuyen ese calentamiento?

Sí les dijera que desde que despertamos y a lo largo del día muchas acciones que realizamos contribuyen al calentamiento global de la Tierra, por ejemplo al deshielo de los glaciares ¿estarían de acuerdo?

Al venir a la escuela se bañan, desayunan, se transportan ¿En qué momento y cómo están contribuyendo a ese calentamiento?

El gas que se quema en la estufa, en el boiler, la gasolina del coche, producen en su quema el principal gas que provoca ese calentamiento,  Nosotros mismo al  exhalar lo producimos ¿saben cuál es?

Medios y Recursos didácticos

Cuaderno / Pizarrón y por equipo: / 1 frasco grande de vidrio / dos velas para pastel/ una planta pequeña cuya maceta quepa dentro del frasco o un recipiente de vidrio pequeño con agua y una rama de Elodea/cerillos o encendedor/una lámpara

Procedimiento

El docente organiza al grupo en equipos de trabajo.

Escribe en el pizarrón las siguientes preguntas o las proyecta:

a) La combustión requiere de un combustible (el gas) y un comburente (el oxígeno del aire).

Cierto

Falso

Describe brevemente por qué crees esto y que reacción se presenta:

b) La respiración requiere oxígeno, ¿es entonces una forma de combustión?.

Cierto

Falso

Describe brevemente por qué crees esto y ¿cual sería el combustible que se quema?:

c) Toda combustión genera residuos, un gas en particular el bióxido de carbono, ¿la respiración entonces también lo produce?

Cierto

Falso

Describe brevemente por qué crees esto:

 El docente solicita que los estudiantes discutan en equipo sus respuestas y posteriormente en cada equipo

a)    Prenderán una de las velitas y la cubrirán con un frasco, anotar lo que ocurre.

b)    Colocarán la vela junto con la macetita o el recipiente con Elodea y las colocarán al sol o bajo la lámpara,  encenderán la vela y cubrirán con el frasco la vela y la planta o la Elodea, anotar lo que ocurre 

 Cada equipo contesta las siguientes preguntas:

a) ¿Qué paso con la vela del primer frasco? ¿A que se debió esto? ¿Cuál es el papel del aire?

b) ¿Se apago la vela inmediatamente en el segundo frasco? ¿Por qué? ¿Qué está ocurriendo en la planta que prolonga que la vela siga encendida?

c)¿El humo que quedo o se produjo a qué gas corresponde?

Ya podrías responder la pregunta inicial

¿Porqué al respirar incrementamos el calentamiento global? y ¿porqué las plantas disminuyen ese calentamiento?

Ahora cada equipo escribe en una hoja la respuesta consensuada de las preguntas. El docente da oportunidad para que cada equipo exponga su respuesta a las pregunta y se escriben las respuestas en el pizarrón. Conserve las respuestas finales para revisarlas nuevamente en otra etapa del ciclo del aprendizaje.

                                                                                                           Explorar

Estrategia didáctica

Interacción con simulador / Presentación de actividad en simulador

Medios y recursos didácticos

Pizarrón

Teléfono inteligente / Computadora, proyector, bocinas y pantalla

Internet

Nota: Si no se cuenta con internet al momento de la clase puede descargar el programa e instalarlo previamente visitando:

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/greenhouse

Descargue y guarde el archivo y cuando lo vayan a utilizar simplemente dé doble clic para abrirlo, considere que las computadoras deben tener instalado un navegador como Chrome, Firefox, Safari, Edge o internet explorer para visualizarlo. Desde un teléfono inteligente es posible ingresar directamente por la misma página.

Procedimiento

El docente solicita a los estudiantes que ingresen al siguiente simulador:

Procedimiento

El docente solicita a los estudiantes que ingresen al siguiente simulador:

                      

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/greenhouse

 A continuación en equipos realicen la actividad siguiendo las siguientes instrucciones:

Ingresa al simulador e identificas sus diferentes menús.

1.    Abre el Menú Greenhouse Effect (usa tu celular para traducir algunas palabras).

2.    ¿Qué representan los puntos rojos y qué los amarillos?

3.    ¿En la segunda casilla el cursor blanco qué te indica?

4.    En la tercera casilla se muestra la composición de la atmósfera actual (Today), para 1750 y para la era de Hielo (Ice age) ¿ qué concentraciones de CO₂ hay en cada una?

5.    ¿Qué temperatura  promedio hay en cada una de las tres épocas?

6.    ¿Por qué en la era del hielo la humedad relativa marca 0%?

7.    ¿Qué otros gases se indican y que ha pasado con ellos en cada era?

8.    En Today sigue el movimiento de los puntos amarillos ¿De dónde a dónde se mueven?

9.    Ahora sigue los rojos ¿Cómo se mueven?

10. ¿Dónde se pierden los amarillos y dónde nace los rojos? ¿qué supones que está ocurriendo?

11. Pareciera que algunos rojos chocan con algo en el aire y rebotan, ¿Contra qué  crees que choquen?

12. Si los rojos representan calor ¿Qué pasa cuando rebotan entonces?

13. Colócate ahora en la edad del hielo, ¿son igual la cantidad de choques de los puntos rojos?

14. ¿Tendrá que ver en esto la diferente concentración de CO₂ y la diferente temperatura en cada época?

15. Ahora pasa al Menú Glass Layers, esto significa colocar en la atmósfera una o varias capas o láminas de vidrio.

16. Puedes empezar desde cero capas hasta tres, ¿Qué ocurre con los puntos rojos y amarillos cuándo no hay ninguna capa, y cuándo aumentas a una, dos y tres respectivamente? Coloca tus respuestas en la tabla siguiente:

Capas de vidrio	0	1	2	3
Puntos amarillos Fotones de luz visible
Puntos rojos Radiación infrarroja Calor

     1.    ¿Qué efecto están provocando las capas con la luz y con el infrarrojo?

2.    ¿Cuándo hay cero capas a que época crees qué corresponde?

3.    ¿Para 1750 cu                                                                              e llamamos Huella de carbono.o de los glaciares ¿eántas capas crees que habría? ¿Y para la actual?

4.    Las capas de vidrio son imaginarias pero están en relación con las eras y con la concentración de los gases ¿Qué gases hacen el efecto de las capas de vidrio?

5.    Ahora ya sabes contra que chocan los puntos rojos, el infrarrojo o calor. Es el______.

6.    ¿Por lo tanto que pasa con el calor que debería salir fuera de la Tierra?

7.    Este efecto ocurre en los invernaderos, ¿por lo tanto a los gases se les llama gases de ___ __________________? o GEI.

8.    ¿Por qué crees que hay un incremento en la concentración de GEI, en especial del CO₂ a través de las diferentes eras?

9.    A la cantidad de Toneladas de CO2 que producimos por todas nuestras actividades en un año le llamamos ____________________.

10. Finalmente abre el último menú Photon absorption, al mover el gatillo de la lámpara salen dos tipo de radiaciones y en la columna izquierda están diferentes gases, puedes seleccionar uno o combinaciones, dispara los dos rayos contra cada molécula y en el cuadro anota lo que ocurre en ellas.

Molécula/Radiación	CH4	CO2	H2O	N2	O2
Fotones de luz
Radiación infrarroja

11. ¿Cuáles son los dos gases GEI y cuáles los de la atmósfera?

Recurso

Simulador Efecto invernadero: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/greenhouse

                                                                                                       Explicar

Estrategia didáctica

Reflexión grupal

Medios y recursos didácticos/ Pizarrón/ cuaderno

Procedimiento

El docente indica a los estudiantes que discutan grupalmente lo siguiente:

¿Qué es el efecto invernadero?

¿Qué gases reaccionaron y con cuál radiación de la lámpara?

¿Explica la posible relación entre está reacción y el calentamiento de la Tierra?

¿1750 es el año de inicio de la Revolución Industrial, por qué a partir de esa fecha y hasta la actualidad los GEI se han  incrementado?

¿Qué es la huella de carbono y cómo se mide?

Finalmente expliquen con sus propias palabras cómo sus acciones y las de la humanidad provocan el calentamiento de la Tierra.

El profesor permite que los estudiantes realicen la actividad sin intervenir en la explicación e invita a los estudiantes a complementar las ideas previas anotadas en el pizarrón.

                                                                                 Elaborar

Estrategia didáctica

Interacción con calculadora de huella de carbono/ Presentación de actividad en simulador

Medios y recursos didácticos

Calculadora virtual de huella de carbono

https://www.carbonfootprint.com/calculator.aspx  (presentación de actividad en simulador)

Teléfono inteligente / Computadora, proyector, bocinas y pantalla/ Internet/ hojas de rotafolio/ papel milimétrico/marcadores/reglas/ calculadora científica

Nota: Si no se cuenta con internet al momento de la clase puede descargar el programa e instalarlo previamente visitando:

https://www.carbonfootprint.com/calculator.aspx(ingrese al enlace en azul para ver la actividad) 

Procedimiento

El docente explica el funcionamiento y partes de la calculadora de huella de carbono.

1. Indica el país (México) y la cantidad de  habitantes en tu casa, los datos de consumo que colocarás serán anuales, por ejemplo el recibo de electricidad bimestral multiplicarlo por seis.
2. Abre cada uno de los menús: Vivienda, Vuelos, Coche, Moto, Autobús/tren, y en cada rubro anota la cantidad que consumes aproximadamente (en algunos será cero)

Da clic en la casilla Calcular Huella Vivienda y pasa a la casilla Vuelos, si no hay nada pon cero y pasa a la siguiente hasta llegar a Secondary, en ella colocarás en cada casilla el costo estimado en dólares de lo que gastan al año en por ejemplo: Education.

3. Finalmente en resultados se da por cada categoría y la total
4. Realiza una gráfico que represente tu gasto por % de cada categoría.
5. Realiza un gráfico de barras con los mismos datos, incluyendo la total tuya, y con tres líneas horizontales las medias para México, la UE y el mundo.
6. La unidad kWh, representa kilowatthora, pero ¿qué mide en realidad?
7. ¿Qué representa el valor de 0.464? ¿Cómo convertimos kWh a kg CO₂
8. Explica como el gasto en Ropa y calzado puede tener un valor de kg CO₂
9. Pegar sus gráficas y cada equipo pasará a explicarlas, además de los incisos f), g) y h).

Los estudiantes reciben la retroalimentación del profesor y aclaran sus dudas

Recurso     https://www.carbonfootprint.com/calculator.aspx

                                                                                          Elaborar 2ª Parte

Estrategia didáctica

Experimento: Observando cambios en las concentraciones de GEI en la atmósfera

Medios y recursos didácticos

3 botellas de plástico de 600 ml (limpias y sin etiquetas) 


3 tapa roscas con agujero para termómetro 


3 termómetros de alcohol con graduación de 10°C a 50°C 


1 regla 


Un pedazo de plastilina 


1 cronómetro digital (teléfono) 


Cuaderno de notas 


1 tableta efervecente 


200 ml de agua de la llave 


Procedimiento.

1 Introducir 15 cm el termómetro en la taparosca y sellar el espacio que queda entre ellos con un poco de plastilina, como en el experimento de gases de efecto invernadero. Manteniendo los termómetros en la sombra.

2  Numerar cada botella del 1 al 3. Para la botella 1, agregarle 50 ml de agua. Cerrar bien la botella con la tapa y termometro. 


3  Partir la tableta en 4 partes aproximadamente iguales. 


4  Para las botellas 2 y 3 agregar 50 ml de agua y simultaneamente agregar en la botella 2, un cuarto de la tableta y los otros 3/4 en la botella 3. Esperar 5 segundos antes de tapar las botellas. 


5  Colocar las botellas al sol (si no es posible utilizar una lámpara para cada botella) Tomar la temperatura de cada botella cada 5 minutos hasta llegar a 25 y registrar los valores en el cuaderno. 


6  Has la grafica temperatura vs tiempo para cada botella aquí adelante y contesta las preguntas sobre ella. Se puede utilizar un color distinto para cada caso. 


                                                                                             Evaluar

Estrategia didáctica

Retroalimentación y conclusiones del tema 

Medios y recursos didácticos

Pizarrón/proyector/ Gráfica/Cuaderno

Procedimiento

El docente retroalimenta la explicación de las gráficas. Recupera los objetivos del tema y verifica que se hayan alcanzado. 

Por medio del gráfico proyectado, pide a los alumnos, considerando en especial el tener hijos o no a su edad, como cada acción contribuye a su huella de carbono, entonces de acuerdo al valor obtenido en la calculadora, ¿en cuánto podrían reducirla sumando las acciones que pueden evitar en su vida diaria?

Dar  clic aquí abajo

Reflexión final

El docente solicita a los estudiantes que anoten en el pizarrón que nuevas acciones podrían realizar en su vida para reducir su huella de carbono

Y finalmente redacten un pequeño texto donde indiquen si creen que el cambio climático nos afecta y que harían día con día para evitarlo.

Este texto lo pegarán en el pizarrón para ser compartido con todo el grupo.

El criterio de evaluación considera si el alumno maneja los conceptos de:

Combustión y componentes de ella

Efecto invernadero

Interacción radiación infrarroja/GEI

Huella de carbono

Unidades de evaluación de la energía y conversiones.

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