Introducción

En la vida cotidiana continuamente se clasifican, diferencian e iden-

tifican tanto objetos como personas. Por ejemplo, en la clase, cada es-

tudiante tiene su nombre, apellido y características propias que permi-

ten identificarlo; es posible también establecer semejanzas y diferencias

con el resto de los integrantes del grupo.

Con los objetos sucede algo similar. Sin embargo cuando se trata de

identificar los materiales que forman estos objetos, a veces hay dificul-

tades, especialmente cuando tienen aspecto muy similar. Resulta difí-

cil establecer a simple vista si es azúcar o sal lo que hay adentro de un

frasco de vidrio.

Por ésta y otras razones es conveniente encontrar características

cuantitativas que permitan diferenciar los distintos materiales que for-

man los cuerpos. Esto significa buscar propiedades que se puedan me-

dir y utilizar estos valores con ese fin.

¿Es posible identificar la materia conociendo el valor de la masa?

La respuesta es no. Pensemos en dos objetos de hierro como una silla

y una tenaza. Sin duda tienen distinta masa, sin embargo están forma-

dos por el mismo tipo de materia.1

A su vez, en la figura 1 se observa la foto de dos paquetes de 1kg, uno

de yerba y el otro de harina. Si bien la masa de ambos es la misma, el

contenido es diferente.

1 La expresión distintos tipos de materia se utiliza para hacer referencia tanto a diferentes

materiales como a diferentes sustancias.

Fig. 1. La masa de los paquetes

son iguales pero esto no significa que la

composición de ambos cuerpos sea la

misma.

Densidad capítulo

7

111Capítulo 7 • Densidad1º C.B. • Ciencias Físicas

conoce tu libro

Situaciones a resolver a partir

de los conceptos internalizados y

de utilidad como instancia de evaluación.

Portada de capítulo: cada uno se identifica con un color.

Aguaysalesdigestivasefervescentes

ObjetivoEstudiar qué sucede con la masa de un sistema cerrado al mezclar agua y sales efervescentes.

Materiales recipiente conteniendo agua un globo un sobre con sales digestivas efervescentes (Uvasal o similar)

Procedimiento Coloca parte del contenido del sobre dentro del globo (fig. 30). Tapa la boca del recipiente con el globo, pero sin que caiga el só-lido en el agua. Determina la masa inicial del sistema (minicial). Levanta el globo dejando caer su contenido en el agua (fig. 31). Cuando consideres que ha finalizado la transformación, determi-na nuevamente la masa del sistema (mfinal). Calcula la variación de masa: ∆m=mfinal–minicial

Conclusiones de los experimentos

El objetivo de los tres experimentos es determinar qué sucede con la masa de un sistema cerrado cuando en él se producen cambios. Si observas los valores que obtuviste y los de tus compañeros, po-drás ver que en la mayoría de los casos la variación de masa del sistema (∆m) es cero. En los casos que no es cero, la variación es muy pequeña comparada con la masa total del sistema. El valor de la variación está dentro del margen de incertidumbre de las medidas realizadas.Es posible concluir que la masa de un sistema cerrado no varía aun-que se produzcan cambios en su interior.

En el primer experimento se observó que el hielo, agua sólida, se transformó en agua líquida. A este proceso, cambio del estado sólido al estado líquido, se le denomina fusión.

En el segundo caso, la sal “desaparece” de nuestra vista al mezclarse con el agua. A este proceso se le llama disolución y se dice que la sal se disolvió en el agua, formándose agua salada.Las transformaciones que ocurrieron en los dos primeros sistemas son cambios físicos.

Fig. 30. Experimento 3.

Fig. 31. El globo no permite que el gas producido en la reacción salga del sistema.

Experimento3

102 Capítulo 6 • MasaCiencias Físicas • 1º C.B.

Construccióndeunacámaraoscura

Materiales dos prismas (o cajas de cartón: por ejemplo, de cereales)

cinta adhesiva opaca (“cinta pato”)

papel encerado (de calco). clavo fino

Procedimiento El tamaño de las cajas debe ser tal que puedas colocar cómoda-

mente una adentro de la otra.

El prisma más pequeño tendrá en el fondo una ventana que debe-

rás cubrir con papel encerado; el extremo opuesto quedará abier-

to para ver a través de él (fig. 24).

La caja más grande se sellará con la cinta opaca para evitar que

entre la luz exceptuando uno de los extremos que quedará abierto

y será la ventana de observación. Realiza un pequeño orificio en

el centro del extremo cubierto por la cinta utilizando el clavo.

Por último coloca cuidadosamente el prisma pequeño adentro

del grande de manera tal que los extremos abiertos de las cajas

coincidan. ¡Tu cámara oscura está pronta! (fig. 25).

PrecaucionesLa cámara oscura sirve para ver objetos muy bien iluminados o

fuentes luminosas pero nuncalautilicesparaobservarelsol,puedes

dañartusojos.

EnfoqueEl prisma interno puede moverse para atrás y para adelante, con lo

cual cambia de tamaño la imagen en la pantalla de papel encerado.

Si no puedes observar imágenes con tu cámara oscura, revisa lo si-

guiente: Sella todos los orificios por donde entre luz.

Si el objeto se encuentra iluminado por el Sol, para observarlo,

debes ubicarte a la sombra o adentro de una habitación logrando

así más contraste en la pantalla.

Si el orificio es muy grande, entrará más luz, pero la imagen será

menos nítida.

Investiga ¿Por qué se observan las imágenes invertidas? (fig.26).

¿Cómo relacionas las observaciones realizadas con la propaga-

ción rectilínea de la luz? ¿Qué agregarías a tu cámara para transformarla en una máquina

de fotos?

Actividad 5

Fig. 24. Construcción de la cáma-

ra oscura.

Fig. 25. Cámara oscura completa.

Fig. 26. Imagen obtenida con una

cámara oscura.

Antiguamente en los siglos XVI y XVII la cámara oscu-ra fue utilizada como ayuda para el dibujo. La imagen, proyectada sobre papel u otro soporte, servía de base para dibujar sobre ella.

Fig. 27

20 Capítulo 1 • La luzCiencias Físicas • 1º C.B.

¿Qué es la huella hídrica?

El concepto de “huella hídrica” se utiliza para contabilizar el volumen de

agua dulce necesaria para producir los bienes y servicios que consume una

determinada persona, empresa o país al cabo de un año.

Es así que mediante la huella hídrica sabemos que para obtener un kilo-

gramo de carne de vaca se requieren unos 15.000 litros de agua para el cre-

cimiento y alimento del animal, mientras que para cultivar un kilogramo de

trigo se requieren aproximadamente 1.500 litros.

Del mismo modo, para tener unos pantalones de jeans es necesario invertir

10.850 litros de agua en su confección, o para fabricar un automóvil de una

tonelada se requieren 400.000 litros como resultado de sumar el agua utiliza-

da en la producción de los distintos materiales del vehículo (acero, plásticos,

vidrio) junto a la del propio proceso de fabricación. Esta agua, que es invisible

para nosotros, se conoce como agua “virtual”.

La huella hídrica sirve también como un instrumento de análisis político a

considerar en países con problemas de escasez de agua.

Cada vez son más los ciudadanos que toman conciencia de la necesidad de

ahorrar agua en el ámbito personal aunque solo representa un 5% del gasto,

frente al 80% de la agricultura y el 15% de la industria.

Varios países han elaborado políticas para reducir la exportación de pro-

ductos que requieran grandes cantidades de agua e importarla bajo la forma

de “agua virtual”.

Si consideramos que un eucaliptus consume más de 20 litros de agua por

día durante su crecimiento y que transcurren aproximadamente 7 años antes

de la tala, resulta aterrador deducir la cantidad de “agua virtual” que se va de

nuestro país con la pulpa de celulosa.

Lectura extraída y modificada de www.queo.mx y http://tecno.sostenibilidad.org

Lee el texto, busca más información y responde:

1. ¿Qué significa “agua virtual”? Menciona ejemplos.

2. En la factura de OSE se indica el consumo de agua, ¿en qué unidades se

expresa el volumen de agua?

3. Extrae los valores de volumen indicados en el texto y exprésalos en m3, dm3

y cm3 (puedes expresarlos utilizando notación científica).

Lectura

Fig. 26. Huella hídrica.

87Capítulo 5 • Volumen1º C.B. • Ciencias Físicas

1) Consigue el texto de la Ley 15298. ¿Qué relación tiene con lo estu-diado en este capítulo?

2) El instrumento de la figura 30 es un Contador Geiger. ¿Qué magnitud se mide con él? ¿En qué unidades se pueden expresar las medidas? 3) Los astrónomos utilizan habitualmente las unidades, año luz, uni-dad astronómica y parsec. Investiga qué magnitud se puede expre-sar con estas unidades y sus equivalencias en el Sistema Interna-cional.

Investiga

Fig. 30. Contador Geiger.

4) La Biblia nos cuenta la historia de Noé, a quién se le encomendó la construcción de una gran embarcación para albergar una pareja de cada especie animal que habitara en ese momento la Tierra y así so-brevivir al Diluvio. El siguiente párrafo es extraído del libro del Gé-nesis y en él se indican las medidas que debía tener el arca:"Y de esta manera la harás: trescientos codos la longitud del arca, cincuenta codos su anchura y treinta codos su altura". Investiga e indica aproximadamente cuáles serían las dimensiones de la embarcación expresadas en unidades del Sistema Internacional.

Fig. 31. Nebulosa Ojo de Gato tomada por el Telescopio Espacial Hubble.

Fig. 32. Pintura El arca de Noé Edward Hicks (1780-1849).

72 Capítulo 4 • Instrumentos y medidasCiencias Físicas • 1º C.B.

1) ¿Cuál es la unidad de masa en el Sistema Internacional de Unidades? 2) ¿Con qué letra se simboliza la magnitud masa? 3) ¿Qué instrumento se utiliza para medir la masa de un cuerpo?4) Menciona diferentes tipos de balanzas e indica ventajas y desventa-jas de cada una.

5) ¿Qué es el peso de un cuerpo?6) ¿Es lo mismo la masa del cuerpo que su peso?7) ¿Qué es el dinamómetro? ¿Para qué se utiliza?8) ¿Un astronauta al encontrarse en el espacio tiene la misma masa que tenía cuando estaba en la Tierra? Discute posibilidades.9) ¿El peso de un astronauta en el espacio, es el mismo que en la Tierra?10) ¿Un cuerpo puede tener masa de valor cero?11) ¿El peso de un cuerpo puede tener valor cero?12) Observa la figura 45 y realiza un comentario sobre ella. 13) Realiza el esquema de una balanza. a) Indica sus partes y la función de cada una. b) Explica paso a paso cómo debe usarse.14) ¿Qué es un sistema?15) ¿Qué se entiende por ambiente de un sistema?16) ¿Qué es un sistema abierto y qué es un sistema cerrado? Menciona ejemplos de cada uno.17) Explica en qué consiste un cambio físico y uno químico, dando ejemplos cotidianos. 18) Describe un experimento realizado donde se ha comprobado la Ley de Conservación de la Masa. 19) Un estudiante mide la masa de una botella de refresco antes de abrirla, luego la agita, la abre y vuelve a medir la masa. Para su sorpresa comprueba que la masa de su sistema ha disminui-do. ¿Por qué en ese caso la masa del sistema no se conservó?

Fig. 43. Dinamómetros.

Fig. 44. Astronauta de la NASA durante una "caminata espacial".

Fig. 45. Pregunta 12.

Preguntas

¿Cuánto pesás?

Peso 55 kilos

107Capítulo 6 • Masa1º C.B. • Ciencias Físicas

1. Los siguientes dibujos (fig.33) representan diferentes instrumentos.

Para cada uno de ellos responde:

a) ¿Qué instrumento es?

b) ¿Qué magnitud se puede medir con él?

c) ¿Cuál es su alcance?

d) ¿Cuál es su apreciación?

e) Al realizar una medida, ¿qué estimación serías capaz de hacer en

cada escala?

PROBLEMAS

40

30

20

10cm3

90

6030

0

180150

120

km/h

0cm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

500

400

300

200

100mL

010

110

0s

30s

15s45s

2000

40 80 120 16020

400

60ºC

50ºC

40ºC

30ºC

20ºC

10ºC

0ºC

10ºC

20ºC

Fig. 33. Instrumentos de medida.

11

2233

44

55

66

77 8899

74 Capítulo 4 • Instrumentos y medidasCiencias Físicas • 1º C.B.

Trabajos sugeridos para realizar en el laboratorio bajo la supervisión del docente.

Propuestas sencillas que no requieren

instrumental ni técnicas

sofisticadas.

Textos de divulgación científica que contribuyen a ampliar los temas centrales.

Situaciones planteadas que

van más allá de la propuesta

programática del curso.

Cuestionario secuenciado sobre todos los temas desarrollados en cada capítulo.

Experimentos

ActividadES

Lecturas

Investiga

Preguntas

PROBLEMAS

contenidoCapítulo 0Ciencia y conocimiento científico 10

•¿QuéeslaCiencia? ................................................10

Actividades ...................................................... 12

Capítulo 1La luz 13

•Clasificacióndefuentesluminosas ............. 13

Clasificación según el origen ........................ 13 Clasificación según cómo se produce la emisión ...................................................... 14

•Cuerposiluminadosysuclasificación ....... 15

Cuerpos Transparentes .................................... 15 Cuerpos Traslúcidos .......................................... 15 Cuerpos Opacos ................................................. 15

Actividad 1 Clasificación de cuerpos opacos .................. 16

Actividad 2 Observación de cuerpos opacos iluminados .................. 17

•Propagaciónrectilíneadelaluz ................... 18

Actividad 3 Propagación rectilínea de la luz ...................................... 18

•Sombras .......................................................... 19

Actividad 4 Observación de sombras ....... 19

Actividad 5 Construcción de una cámara oscura .......................... 20

Lectura: Leyendas sobre eclipses ............ 21

Investiga ...................................................... 22

Preguntas ...................................................... 23

Problemas ...................................................... 24

Capítulo 2Reflexión y espejos 26

•Reflexiónydifusióndelaluz ......................... 26

•LeyesdelaReflexión ........................................... 27

Conceptos previos: denominación de rayos y ángulos ................... 27

Experimento 1 Reflexión de la luz .................. 28

•EnunciadodelaLeydelaReflexióndelaluz .................................... 29

•Espejosplanos .......................................................... 30

Actividad 1 Formación de imágenes en espejos planos .................... 30

Imagen de un punto en un espejo plano....... 30 Características de la imagen en un espejo plano ............................................... 31

•Espejosesféricos ..................................................... 33

Actividad 2 Reconocimiento de superficies cóncavas y convexas .............. 33

•Espejoscóncavos ..................................................... 34

Experimento 2 Espejos cóncavos ..................... 34

Experimento 3 Imágenes en espejos cóncavos ..................... 35 Imágenes en espejos cóncavos .......................... 36

•Espejosconvexos .................................................... 37

Experimento 4 Espejos convexos ..................... 37 Imágenes en espejos convexos.......................... 37

Lectura: La casa de los mil espejos ..... 38

Investiga ...................................................... 39

Preguntas ...................................................... 40

Problemas ...................................................... 41

71º C.B. • Ciencias Físicas

Capítulo 3Refracción y lentes 44

•Refraccióndelaluz .............................................. 44

Velocidad de la luz ................................................ 45 Conceptos previos: denominación de rayos y ángulos ................... 46

Experimento 1 Refracción de la luz ................ 46

Actividad 1 Refracción y la moneda ........ 47

•Lentes .......................................................... 48

•Lentesbiconvexas .................................................. 48

Experimento 2 Lentes biconvexas ................... 48

Actividad 2 La lupa ........................................ 49

Experimento 3 Imágenes de lentes biconvexas ................................. 50

Actividad 3 Lente plano convexa .............. 51

•Lentesbicóncavas ...................................................51

Experimento 4 Lentes bicóncavas ................... 51

Actividad 4 Imágenes de lentes bicóncavas .............. 52

Actividad 5 Lente plano cóncava .............. 52

•Descomposicióndelaluzblanca ................... 53

•Elcolordeunobjeto ........................................... 54

Actividad 7 El color de los objetos y la luz que los ilumina ......... 55

Lectura: Las microondas en la cocción de alimentos ........ 56

Investiga ...................................................... 57

Preguntas ...................................................... 58

Problemas ...................................................... 59

Capítulo 4Instrumentos y medidas 61

•Medidas ...........................................................61

•SistemaInternacionaldeUnidades ............ 62

•¿Existelamedidaexacta? ................................ 63

•Alcanceyapreciacióndeuninstrumento ................................................. 63

•Estimacióndeunamedida ............................... 65

•Cifrassignificativas ............................................... 68

•Operacionesycifrassignificativas .............. 69

Suma y Resta ...................................................... 69 Multiplicación y División .................................... 69

Lectura: El origen del sistema métrico decimal ........................71

Investiga ...................................................... 72

Preguntas ...................................................... 73

Problemas ...................................................... 74

Capítulo 5Volumen 78

•Determinacióndelvolumendeunsólidoregular ............................................. 80

•Determinacióndelvolumendeunlíquido .......................................................... 82

•Determinacióndelvolumendeunsólidoirregular .......................................... 84

•Determinacióndelvolumendeuncuerpogaseoso .......................................... 86

Lectura: ¿Qué es la huella hídrica? ..... 87

Investiga ...................................................... 88

Preguntas ...................................................... 89

Problemas ...................................................... 90

8 Ciencias Físicas • 1º C.B.

Capítulo 6Masa 93

•Masaypeso .......................................................... 95

•Labalanza .......................................................... 96

Actividad 1 Balanzas de uso doméstico .. 98

Actividad 2 Práctica con la balanza ......... 98

Actividad 3 Trabajando en la cocina ........ 99

•Conservacióndelamasa .................................100

Sistema Abierto ...................................................100 Sistema Cerrado ...................................................100

Experimento 1 Agua sólida y líquida............ 101

Experimento 2 Agua y sal ................................ 101

Experimento 3 Agua y sales digestivas efervescentes ......102

Conclusiones de los experimentos .................102

Lectura: El trabajo de Lavoisier y la importancia de las mediciones ..................105

Investiga ....................................................106

Preguntas .................................................... 107

Problemas ....................................................108

Capítulo 7Densidad 111

•Introducción .........................................................111

Actividad 1 Relación masa – volumen... 112

•Densidad ........................................................114

Densidad: una propiedad característica ....... 114 Unidades de densidad ........................................ 115

Actividad 2 Construcción de un densímetro ........................ 119

Actividad 3 Los globos, ¿flotan o se hunden? ...........120

Actividad 4 Juntos pero no mezclados ..120

Lectura: La densidad, los barcos, los globos y los submarinos ......121

Investiga ....................................................122

Preguntas ....................................................123

Problemas ....................................................124

AnexosAnexo 1: Equivalencias entre unidades 126

•Prefijosdemúltiplosysubmúltiplos ....... 126

•Equivalenciasentreunidades ...................... 126

Anexo 2: Potencias de base diez 127

•Notacióncientífica ............................................. 128

•Operacionesconpotenciasdebase10 .. 130

Problemas ....................................................131

Anexo 3: Gráficas 132

Variable independiente......................................132 Variable dependiente .........................................132

•Trazadodeunagráficadepuntos ............ 133

Interpretación de una gráfica .........................135

•Proporcionalidaddirecta ................................ 136

•Pendientedeunarecta ................................... 137

Problemas ....................................................139

91º C.B. • Ciencias Físicas