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Ciencias Naturales|ProgramadeEstudio|1°medio-EJEFISICA
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ACTIVIDADES
Habilidades de investigación
OAaObservarydescribirdetalladamentelas
característicasdeobjetos,procesosyfenómenos.
OAjAnalizaryexplicarlos
resultadosdeunainvestigacióncientífica,
paraplantearinferenciasyconclusiones.
Actitudes OAA
Mostrarinterésporconocerycomprenderfenómenos
científicos.OAD
Manifestarpensamientocríticoyargumentaren
baseaevidenciasválidasyconfiables.
1. Concepto de onda
> Lasylosestudiantesobservanlasiguientefiguraquerepresentadostiposdemovimientodelamateria.Conestostiposdemovimientoseintroduciráelconceptodeondacomoformadetransmitirenergíadeunlugaraotro.
> Porobservaciónyanálisisdelafigura,alumnasyalumnoscaracterizan
losmovimientospresentesenloscasos1y2.> ¿Cómosecomportalamateriaquesemueveencadaunodeloscasos?> ¿Cuáldelosdoscasostienesimilitudconelmovimientodeloleajeenelmar?> Acudiendoasusconocimientosprevios,¿algunodelosdoscasosse
asemejaaunmovimiento ondulatorio?> Proporcionanejemplosqueconocenyquecatalogancomomovimientos
ondulatorios.> Juntoalaoeldocenterevisanlasrespuestasyseelaboraunconcepto
deondacomomecanismoparatransmitirenergía.
19TodaslassugerenciasdeactividadesdeesteProgramaconstituyenunapropuestaquepuedeseradaptadadeacuerdoacadacontextoescolar,paralocualserecomiendaconsiderar,entreotros,lossiguientescriterios:característicasdelosy lasestudiantes(intereses,conocimientosprevios,incluyendopreconcepciones,creenciasyvaloraciones),característicasdelcontextolocal(urbanoorural,sectoreconómicopredominante,tradiciones)yaccesoarecursosdeenseñanzayaprendizaje(biblioteca,internet,disponibilidaddematerialesdeestudioenelhogar).
Demostrarquecomprende,pormediodelacreacióndemodelosyexperimentos,quelasondastransmitenenergíayquesepuedenreflejar,refractaryabsorber,explicandoy considerando:
> Suscaracterísticas(amplitud,frecuencia,longituddeondayvelocidaddepropagación,entreotras).
> Loscriteriosparaclasificarlas(mecánicas,electromagnéticas,transversales,longitudinales,superficiales).
Piezasdedominó
SUGERENCIASDEACTIVIDADES19
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2. Ondas en el agua
> Enunrecipienteviertenaguayesperanaqueestaquedeenequilibrio;luegotocan,conlapuntadeunlápiz,unlugardesusuperficie,comosemuestraenlasiguientefigura:
Corcho
> Describenyregistranloqueobservan.> Analizansiloquevenmoversesobreelaguaesonounaonday
proponenmétodosexperimentalesquepermitanprobarlo.
> Colocanenelaguauncorchoocualquiercosaquefloteypredicenquéocurriráconeseelementocuandosetoqueelaguaconlapuntadellápiz.
> Verificansupredicciónyanotanlasconclusiones.> Organizanundebateparaanalizarsilasolasdemarconstituyenonoun
fenómenoondulatorio.
> Responden:¿cuántasmanerasconocenacercadecómosepuedepropagarlaenergíaenelUniverso?
Habilidades de investigación OAaObservarydescribirdetalladamentelascaracterísticasdeobjetos,procesosyfenómenos.OAmDiscutirenformaoralyescritalasideasparadiseñarunainvestigacióncientífica.
Actitudes OAAMostrarinterésporconocerycomprenderfenómenoscientíficos.OADManifestarpensamientocríticoyargumentarenbaseaevidenciasválidasyconfiables.
Observaciones a la o el docente
Sesugierequeestaactividadserealiceconlosmaterialesseñaladosenlafigura.
Esimportantequelaoeldocenteresalteelhechodeque,paraqueunfenómenoseaondulatorio,noseexcluyeelmovimientodemateria;losdominóssemueven,peronohayningunapiezaquesemuevadelpuntoAalZ.
Observaciones a la o el docente
Laoeldocentedebeorientarladiscusiónentresusestudiantesconelobjetodequereconozcanquelasolasdemarsonunfenómenocomplejo;muchasvecesconstituyenunfenómenoondulatorio(concomponenteslongitudinalesytransversales)yenpartenoondulatorio,cuandohayarrastredeagua.Seaconsejadejarclaro,asimismo,quesibienlosmaremotosotsunamistienengrandesdiferenciasconlasolasnormales(producidasprincipalmenteporelviento),enaltamarsonunfenómenoclaramenteondulatorio,peroalllegaralascostassuelenarrastrargrandescantidadesdeagua.
Lápiz
Recipienteconagua
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Habilidades de investigación
OAaObservarydescribirdetalladamentelas
característicasdeobjetos,procesosyfenómenos.
OAfConducirrigurosamente
investigacionescientíficas.
Actitudes OAA
Mostrarinterésporconocerycomprenderfenómenos
científicos.OAC
Trabajar,responsablemente,enequiposenlasolucióndeproblemascientíficos.
OADManifestarpensamientocríticoyargumentaren
baseaevidenciasválidasyconfiables.
Habilidades de investigación
OAbFormularpreguntasy/oproblemas, a partir deconocimientocientífico.
OAjAnalizaryexplicar
losresultadosdeunainvestigacióncientífica,
paraplantearinferenciasyconclusiones.
Actitudes OAA
Mostrarinterésporconocerycomprenderfenómenos
científicos.OAD
Manifestarpensamientocríticoyargumentaren
baseaevidenciasválidasyconfiables.
3. Ondas en resortes
> Enunresorteparaondas,dispuestocomosemuestraenlasiguientefigura,agitanunextremoconlamano,mientraselladocontrariodebeestarfijo.Alrespecto,observanyregistranquéocurreenlossiguientescasos:
- Subiéndoloybajándolounavez(generandounpulsotransversal).- Subiéndoloybajándolorepetidasveces(generandounaondaperiódica
transversal).
- Moviéndoloenlamismadirecciónenqueestádispuestoelresorte(generandounaondaopulsolongitudinal).
> Responden:deacuerdoaloobservado,¿conquéserelacionalaenergíaquetransportaunresorteparaondas?
4. longitud de onda de una onda
> Basándoseenunafiguracomolaquesemuestraacontinuación,lasylos
estudiantesdefinenelconceptodelongituddeonda(l),entérminosdeladistanciaquerecorrelaondaenuncicloy/operiodo.
> Debatensobre lasiguientesituación:unounaestudianteafirmaque lalongituddeondatambiénsepuedemedirentresupuntomásalto(crestaomonte)yelmásbajo(valle).Estaafirmación,¿escorrectaoerrónea?
> Siesincorrecta,¿cómoexplicaríanelerrorquehayensuafirmación?Siescorrecta,danunejemploqueconozcandondelalongituddeondasemidadeeseforma.
> ¿Quérepresentalaamplituddeunaonda?> Laenergíaquetransportaunaondamecánica,¿serelacionaconlalongitud
deonda,consufrecuenciaoconsuamplitud?
Pulsotransversal
Ondaviajera
Pulsolongitudinal
l
l
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Observaciones a la o el docente
Uncuadrocomoelsiguientepuedeorientaracercadelresultadoqueseesperaenesta investigación.
5. Clasificación de ondas
> Realizanunainvestigacióndestinadaaclasificarlosfenómenosondulatoriosdeacuerdoadistintoscriterios,mencionandoejemplosparacadaunodeloscasos.
> Responden:Enrelaciónconlaenergíaquetransportanlasondas,¿cuálesladiferenciaentrelasondasmecánicasylaselectromagnéticas?
Habilidades de investigación OAePlanificarunainvestigaciónnoexperimentaly/odocumental.OAhOrganizardatoscuantitativosy/ocualitativosconprecisión.
Actitudes OABTrabajarytratardatosconrigurosidad,precisiónyorden.OACTrabajar,responsablemente,enequiposenlasolucióndeproblemascientíficos.
Observaciones a la o el docente
Sesugiereestaratentocuandosegraficaunaonda;conlavariabletiempoenelejehorizontal,escomúnqueenlamismacurvaseseñaleelperiododelaondaylalongituddeondadelamisma.Siestoocurre,lasylosestudiantespuedenconfundirlosconceptosdeperiodoconeldelongitudde onda.
Pulso
Sonidobreve,golpe,explosiónDuración
Ondaperiódica Notamusical
delmedio
Longitudinales Sonidoenelaire
Transversales Cuerdaguitarra
Torsión Cuerdadeviolín
LímitesViajera Sonidoenelaire
Estacionaria Ondaatrapadaenunacuerda
Mediode
mecánicasSonido,sismosyenresortes,entreotros
Inmaterialeso
Luz,radioyrayosX,entreotros
Dimensiones
Unidimensional Cuerdasoresorteslargos
Bidimensional Superficiales(agua,teladetambor)
Tridimensional Espacio(sonidoenelaire)
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Habilidades de investigación
OAhOrganizarconprecisión
datosconfiablesypresentarlosentablas,
gráficos,modelos,conlaayudadelasTIC.
Actitudes OAB
Trabajarytratardatosconrigurosidad,precisióny
orden.OAD
Manifestarpensamientocríticoyargumentaren
baseaevidenciasválidasyconfiables.
Habilidades de investigación
OAcFormular y fundamentarhipótesis comprobables.
OAdPlanificardiversosdiseños
deinvestigacionesexperimentalesqueden
respuestaaunapreguntay/oproblemasobrelabase
dediversasfuentesdeinformacióncientífica.
OAfConducirrigurosamente
investigacionescientíficas.OAi
Crear,seleccionar,usaryajustarmodelosparadescribirmecanismosyparapredeciryapoyar
explicaciones.
6. Clasificación de ondas
> Consideranelsiguientemapaconceptualinconclusoylocompletanconlosconectoresyconceptosquefaltan.
7. Características de las oscilaciones explicadas con un péndulo simple o un resorte vertical
a. Utilizandounpéndulosimpleounovertical,comolosqueseilustranenlas
figuras, explican los conceptos de ciclo, elongación, amplitud, periodo yfrecuenciaenunaoscilación,refiriéndosealasunidadesdemedidasusualesenqueestosseexpresan.
a Hilo
Péndulosimple Péndulovertical
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> Respondenpreguntascomo:- Paraunobjetoquevibramuyrápidamente,conunperiododeoscilación
de0,01s,¿cuálessufrecuencia?
- Silafrecuenciadeunavibraciónesde500hertz,¿cuálessuperiododeoscilación?
- Unpéndulodado,¿puedeoscilarcondiferentesamplitudes?,¿ycondiferentesfrecuencias?Argumentansus respuestas.
Actitudes OAAMostrarinterésporconocerycomprenderfenómenoscientíficos.OADManifestarpensamientocríticoyargumentarenbaseaevidenciasválidasyconfiables.OAHReconoceryvalorarlosaportesdehombresymujeresalconocimientocientífico.
b. Formulanunahipótesisenrelaciónconlosfactoresdeloscualesdependeel
periododeoscilacióndeunpéndulo.
> Diseñanyllevanacabounexperimentoquepermitaponerlahipótesispostuladaaprueba.
> Realizanelexperimentoenequiposdetrabajoydespuésredactansusconclusiones.
> Responden:¿cómoseexplicaelhechodequelaamplituddeunpéndulo,mientrasoscila,vayadisminuyendo?
> Enunpéndulo,¿suenergíaestáasociadaasufrecuenciaoasuamplituddeoscilación?
Observaciones a la o el docente
Definir,enconjuntoconlasylosestudiantes,losconceptosde:
> Ciclo,comounaoscilacióncompleta,porejemplodeidayvuelta.> Periodo,comoladuracióndeunciclo.
> Elongación,comolaseparacióndelpénduloapartirdelaposicióndeequilibriodeeste,enuninstantecualquiera.
> Amplitud,comolaelongaciónmáxima.
> Frecuencia,comoelnúmerodeoscilacionesporunidaddetiempo.
Acordarquesedebeusarelsegundoparamedirelperiododelasvibraciones,yelhertz,o Hzo 1 ,paramedirlafrecuencia.
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c. Desafío:Estudianexperimentalmentelasoscilacionesverticalesdeunamasaquecuelgadeunresorteoelástico,constatandoquesonaplicableslosmismosconceptosquepermitendescribirlasoscilacionesdeunpéndulo(elongación,amplitud,periodoyfrecuencia),loscualespuedenasociarseaunaondaperiódica,segúnseilustraenlafigurasiguiente:
> Alrespectoresponden:¿quéocurreconlafrecuenciadeoscilaciónsisemodificalamasaquecuelgadelresorte?
> Laamplitudquetienelamasaoscilante,¿dependedesumagnitud?
Observaciones a la o el docente
Serecomiendautilizarcronómetros(disponiblesenmuchosteléfonoscelulares)paramedireltiempoquetardaunpéndulo,dealrededorde30centímetrosa1metrodelargo,enrealizardiezoscilacionesseguidasyasídeterminarsuperiodo. Repetir la medición duplicando, triplicando, etc., la masa; luegocambiandolaamplitudy,finalmente,modificandolalongituddelpéndulo.
Puedeserinteresanteenfatizarque:GalileoGalileifuequiendescubrióqueelperiododeoscilacióndeunpéndulodependefundamentalmentedesulongitud,observandolaoscilacióndelalámparacentraldelaCatedraldePisa.EstedescubrimientollevóalcientíficoChristiaanHuygensainventarelrelojdepénduloenSuiza.Elperiododeoscilacióndeunpéndulodealrededorde25centímetrosdelongitudesdeprácticamente1segundo.
Paraexperimentar conpéndulos simplesserecomiendausar lasimulacióndisponible en la dirección http://phet.colorado.edu/sims/pendulum-lab/pendulum-lab_en.html
Sesugiereexplicarqueelpropósitodeestudiarelmovimientodeunpéndulosedebeaqueesteconstituyeunbuenmodelodevibración,quelespermitirácomprendervariosdelosmásimportantesconceptosquecaracterizanalasondas,conlaventajadequesonobservablesasimplevista,comosiocurrieranencámara lenta.
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8. Rapidez de propagación de una onda
> Lasylosestudiantesdebatensobreelconceptoderapidezdelasondasydelosfactoresdeloscualesestadepende.Paraelloesconvenientequerespondapreguntascomo:
- ¿Cómoserelacionalarapidezdeunaondacon:
• laformadeoscilardequiénlagenera?
• laenergíaqueellatransporta?
• suamplitud?
- ¿Quérelaciónexisteentrelalongituddeondadeunaondaperiódicay:• sufrecuencia?
• larapidezdelaonda?
- Paraelcasodelapropagacióndeunaonda,¿eslomismorapidezquevelocidad?Sinoloes,¿quédiferenciashayentreambosconceptos?
> A partir de las respuestas dadas a las preguntas anteriores, alumnos yalumnasproponenydebatensobrelasideas,paraverificarunoomásdesusplanteamientosenformaexperimental.
Habilidades de investigación OAiCrear,seleccionar,usaryajustarmodelosparadescribirmecanismosyparapredeciryapoyarexplicaciones.OAmDiscutirenformaoralyescritalasideasparadiseñarunainvestigacióncientífica.
Actitudes OABTrabajarytratardatosconrigurosidad,precisiónyorden.OAHReconoceryvalorarlosaportesdehombresymujeresalconocimientocientífico.
Observaciones a la o el docente
Laoeldocentedebeasegurarsedeque,despuésdeldebate,susestudiantesreconozcanquelarapidezconquesepropagaunaonda:
> Nodependedelmecanismoquelogeneranidelaenergíaoamplitudinvolucradaenelfenómeno.
> Dependedelmedioporelquesepropagaydelascondicionesfísicasalasqueseencuentresometido.Porejemplo,larapidezdeunaondasuperficialenaguadependesolodelaprofundidaddeesta;larapidezdeunaondaenunresortedependedelmaterial,grosordelalambre,entreotrosfactores,delresorteydelasfuerzasentresusextremos.
> Periódicaesv=lf,dondel yfsoncantidadesinversamenteproporcionales.
Serecomiendatambiénrealizarvariadosejercicios,encontextoscercanosalosylasestudiantes,destinadosafamiliarizaralestudianteconlarelaciónv=lf.Probablementeseanecesarioreforzarelsignificadodelosconceptosdevelocidadyderapidez,dondevelocidadserefiereacuántosedesplazaunobjetoenuntiempodeterminado,y rapidez,a ladistanciaquerecorreunobjetoenuntiempodeterminado.Asimismo,queenuntrayectorectilíneo,enunúnicosentido,lamagnituddelavelocidadtieneelmismovalorquelarapidez.
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Habilidades de investigación
OAhOrganizardatos
cuantitativosy/ocualitativosconprecisión.
OAiCrear,seleccionar,usaryajustarmodelosparadescribirmecanismosyparapredeciryapoyar
explicaciones.OAj
Analizaryexplicarlosresultadosdeuna
investigacióncientífica,paraplantearinferenciasy
conclusiones.
Actitudes OAB
Trabajarytratardatosconrigurosidad,precisióny
orden.OAD
Manifestarpensamientocríticoyargumentaren
baseaevidenciasválidasyconfiables.
Habilidades de
investigación OAa
Observarydescribirdetalladamentelas
característicasdeobjetos,procesosyfenómenos.
OAlExplicar y argumentar conevidenciasprovenientesdeinvestigacionescientíficas.
9. Parámetros de una onda
> Enlafigurasiguientesemuestraelperfildeunaondaquesepropagadeizquierdaaderecha.Respondenlaspreguntasquesiguen,considerandolainformaciónpresenteenlafigurayquecadarectángulodelcuadriculadotiene2cmdealtoy3cmdeancho.
- ¿Cuáleslaamplituddelaonda?
- ¿Cuáleslalongituddeondadelaonda?- ¿Cuáleselperiododelaonda?- ¿Cuáleslafrecuenciadelaonda?- ¿Conquérapidezsepropagalaonda?- Siesaondasepropagaradurante10s,¿quédistanciarecorrería?- Aldibujarelperfildelaondaluegode20s,¿cuántascrestasomontes
habríaque representar?
10. Absorción y reflexión de una onda
> Utilizanunacuerdaounresortelargoyrealizanexperimentoscomolos
siguientes,registrandoloqueobservan:
a. Hacenoscilarunacuerdaoresorte,tomándoladeunextremoydejandoelotroextremolibre,afindeproducirunaúnicaoscilación.
- Respectoalo observado:• ¿Cómosecomportabalaamplituddelaoscilaciónamedidaquese
propagabaalolargodelacuerda?,¿porqué?
• Silacuerdaoresortefueramuylargo,¿laoscilaciónprovocadahastadóndellegaría?,¿porqué?
• ¿Ocurreloqueseobservóenlacuerdaoresorteenotrosmediosconotrotipodeondas,conondassonorasporejemplo?
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• ¿Habrían cambiado las respuestas anteriores si en vez de unaoscilación se hubiesen provocado una serie de oscilaciones enformaconsecutiva?
b. Atanunextremodelacuerdaoresorteytomandodelotroextremoprovocanuna oscilación.
- Responden:¿Quéocurrióconlaoscilacióncuandollegóalextremofijodelacuerdaoresorte?
> Finalmente,enequipos,utilizanlasobservacionesyrespuestasalaspreguntasparadefinirlosconceptosdeabsorciónyreflexióndeunaonda.
> Proponenlosconceptosalcursoymejoranlaredaccióndelasrespuestas.
11. interferencia de ondas
> Lasylosestudiantesdebatenacercadeloqueocurreensituaciones
comolassiguientes:
> Luegoresponden:- ¿Quéocurreconelpuntomediodelacuerdacuandolosdospulsosllegan
aél,tantoenelcasoAcomoenelB?
- ¿Quéocurriríasilospulsostuvierandistintaamplitud?
- ¿Quéocurriríasilospulsostuvierandistintaforma?
- ¿Quéocurreconlaenergíamientrasdospulsosestáninterfiriendo?
Actitudes OAAMostrarinterésporconocerycomprenderfenómenoscientíficos.OACTrabajar,responsablemente,enequiposenlasolucióndeproblemascientíficos.OADManifestarpensamientocríticoyargumentarenbaseaevidenciasválidasyconfiables.
Habilidades de investigación OAaObservarydescribirdetalladamentelascaracterísticasdeobjetos,procesosyfenómenos.OAlExplicaryargumentarconevidenciasprovenientesdeinvestigacionescientíficas.
Actitudes OAAMostrarinterésporconocerycomprenderfenómenoscientíficos.OABTrabajarytratardatosconrigurosidad,precisiónyorden.
Cuerdaoresorte
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Observaciones a la o el docente
Esimportantequeeldebatedelcursoconcluyaquelasondasnochocan(comosucedeconlosobjetos),sinoqueellassesuperponenointerfierencuandoseencuentranenelmismolugardelacuerda,ydespuéscadaunacontinúasucaminocomosinadahubieseocurrido.Sepuedeexplicar,opcionalmente,elprincipiodesuperposiciónconunafiguracomola siguiente:
a+b
Zonadeinterferencia
Otrosaspectosimportantesdeseñalarson:
> Lainterferenciaesunapropiedadcaracterísticadelasondasyenalgunoscasospermiteconcluirsiunfenómenoesonodetipoondulatorio.
> EnelcasoAsehabladeinterferenciaconstructivayenelB,deinterferenciadestructiva.
> Elprincipiodesuperposiciónpermiteexplicarlaondaestacionariaylaformacióndenodosopuntosestacionarios.