Do Cum en To

N D I C EREFUERZO1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. El movimiento y su descripcin ................................................................................................ Los movimientos acelerados ...................................................................................................... Las fuerzas y el movimiento ...................................................................................................... Las fuerzas y el equilibrio de los slidos .............................................................................. Las fuerzas y el equilibrio de los fluidos ................................................................................ La tierra en el universo .............................................................................................................. La energa y sus fuentes ............................................................................................................ Energa y trabajo .......................................................................................................................... Energa y calor ................................................................................................................................ Energa y ondas .............................................................................................................................. Los tomos y sus enlaces ............................................................................................................ Clculos qumicos .......................................................................................................................... Energa y velocidad de las reacciones qumicas .................................................................. Los compuestos de carbono........................................................................................................ La importancia de la qumica del carbono ............................................................................ 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

AMPLIACIN1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. El movimiento y su descripcin ................................................................................................ Los movimientos acelerados ...................................................................................................... Las fuerzas y el movimiento ...................................................................................................... Las fuerzas y el equilibrio de los slidos .............................................................................. Las fuerzas y el equilibrio de los fluidos ................................................................................ La tierra en el universo .............................................................................................................. La energa y sus fuentes ............................................................................................................ Energa y trabajo .......................................................................................................................... Energa y calor ................................................................................................................................ Energa y ondas .............................................................................................................................. Los tomos y sus enlaces ............................................................................................................ Clculos qumicos .......................................................................................................................... Energa y velocidad de las reacciones qumicas .................................................................. Los compuestos de carbono........................................................................................................ La importancia de la qumica del carbono ............................................................................ 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62

REFUERZO

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El movimiento y su descripcin

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Definicin del concepto de movimiento y de las magnitudes con que se describe. Lectura y representacin de grficas s-t. Velocidad media e instantnea. Clasificacin de los movimientos. Clculo del valor de las magnitudes de los movimientos rectilneos y uniformes.

ACTIVIDAD DE GRUPOUno de los componentes del equipo lanza una canica por un pasillo. Los otros, dispuestos cada 4 5 m, miden con un cronmetro el tiempo que ha tardado la canica en pasar delante de ellos. A continuacin, se elabora una tabla s-t y la consiguiente grfica. A partir de ella se justifica si el movimiento ha sido uniforme o variado. Puede repetirse la experiencia por diferentes suelos, ms o menos pulidos.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. 11) D E S P L A 12) V 13) C 14) E S P15) 16) 17) 18) 19) 10)

Z E U A O A G E I

A L R C S Y E C F

P T R O R I V U N

M O V I M I E N T O

I C I O O C C

E N T O I D A D L I N E O V I L I O N T O R I A

Posicin s(m) Tiempo t(s)

4 2 0 1

0 2

6 4

12 13 16 20 6 7 10 12

5. a) Variado, pues la grfica s-t no es una recta. b) Posicin: s(t 4 s) 6 m. sf si 6 ( 4) 10 m.

O R I A L R M E

Desplazamiento: s Espacio: e 10 m. c) v e t 24 12

2 m/s

2. a) Falso

b) Verdadero

c) Verdadero

3. La grfica correcta es la b). 380 000 (km) 120 (km/h)

6. a) v

e t

20 2

10 m/s

4. v

e t t

e v

b) No coinciden, su velocidad inicial es 0. 3167 h 132 das c) El movimiento es rectilneo y variado.

Fsica y Qumica 4.o ESO

2

Atencin a la diversidad

1ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Completa el acrstico siguiente: 11) M 12) O 13) V 14) I 15) M 16) I 17) E 18) N 19) T 10) O 1) Posicin final menos posicin inicial. 2) Distancia recorrida en la unidad de tiempo. 3) Movimiento no rectilneo. 4) Distancia recorrida. 5) Objeto que se est moviendo. 6) Lugar donde est el mvil. 7) Camino que sigue un mvil. 8) Punto que nos sirve como referencia. 9) Magnitud no escalar. 10) Movimiento en el que se recorre el mismo espacio en intervalos de tiempo iguales. 2 Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Si la grfica s-t es una recta, el movimiento es rectilneo. b) En un movimiento uniforme la velocidad media y la instantnea tienen el mismo valor. c) Si la grfica s-t es una curva, el movimiento es variado. 3 Un amigo que se encuentra en la parada de un autobs te ve a lo lejos y se acerca para saludarte. Charlis unos segundos y regresa a la parada. Qu grfica representa su movimiento? b) s a) s


4 La Luna se encuentra aproximadamente a 380 000 km de la Tierra. Cuntos das tardaramos en llegar al volante de un coche espacial que viajara con una velocidad media de 120 km/h? 5 Un canguro se mueve en lnea recta dando saltos exactamente cada segundo, pero de una amplitud que puede variar. La grfica s-t es la mostrada.s 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 _4 _2 2 4 6 8 10 12 t

Completa la tabla correspondiente a la grfica s-t y responde a las cuestiones. Posicin s (m) Tiempo t (s) a) El movimiento es uniforme o variado? Justifica tu respuesta. b) Indica la posicin del canguro en t = 4 s. Cul ha sido su desplazamiento hasta ese momento? Y el espacio recorrido? c) Calcula la velocidad media de todo el recorrido. 6 Se deja caer una moneda desde una altura de 20 m y tarda en llegar al suelo 2 s. a) Calcula su velocidad media. b) Coincide con su velocidad inicial? c) Clasifica el movimiento.

t

t

c)

s

t


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REFUERZO

2

Los movimientos acelerados

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Movimientos acelerados. Causas de la aceleracin. Aceleracin en movimientos de trayectoria rectilnea y circular. Movimiento rectilneo uniformemente acelerado y su aplicacin a la cada libre. Movimiento circular uniforme: perodo y frecuencia.

ACTIVIDAD DE GRUPOPor qu no reproducir las experiencias de Galileo sobre la cada libre? Se preparan varios cuerpos de tamao y forma similar, pero de diferente masa. Por ejemplo: una pelota de ping-pong, una pelota de golf o una bola de plastilina, un rodamiento de acero o un conjunto de clavos envueltos en un plstico. Se dejan caer los cuerpos simultneamente desde un segundo o tercer piso y se comprueba que llegan al suelo a la vez. Si se desea, puede medirse la altura de lanzamiento y el tiempo de cada para determinar la aceleracin de la gravedad. 2h g t2

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1.11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 10) 11)

R E C T D I R E C F R E C U G A T A N G N O G R V E L O C E N T R P E R I A

A C E L E R A C I O N

I N I N M V I P D G

O C L T A E D E O U

N I E E L D A T

5. Puede representar tanto al movimiento a) como al c), puesto que en un grfica v-t no influye la trayectoria. A O 6. a) T f A D D A b) v c) an 7. a) s tiempo 2 60 n de vueltas 3 1 1 0,025 s 1 40 T 2 R T v2 R 2 40 1,572 10 10 40 s

1,57 m/s.

0,247 m/s2. 2s g 2 20 9,8 2,02 s

L A R

2. En un movimiento variado cambia el mdulo de la velocidad; en uno acelerado, cambia el mdulo, la direccin o ambos. a) Falso 3. a) Verdadero b) Verdadero c) Falso d) Verdadero b) Falso c) Falso d) Falso

1 2 gt t 2 gt 9,8 2,02

b) v c)s (m) 20

19,8 m/s.v(m/s) 19,8

4,9

4. En el punto de altura mxima la velocidad es nula y la aceleracin de la gravedad 9,8 m/s2 en direccin vertical y hacia abajo.

1

2,02 t (s)

2,02 t (s)


4


2ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Completa el siguiente acrstico. 1) En un mrua, la grfica v-t es una . 2) En los movimientos circulares y uniformes la velocidad solo cambia su . 3) En un mcu, nmero de vueltas que recorre el mvil cada segundo. 4) Cientfico del siglo XVII que estudi la cada libre e introdujo la idea de vaco. 5) En un movimiento rectilneo, la aceleracin es un vector a la trayectoria. 6) En un mcu, la aceleracin se representa por un vector perpendicular a la trayectoria dirigido hacia el centro. 7) La aceleracin de la en la superficie terrestre es de 9,8 m/s2. 8) Un cuerpo posee un movimiento acelerado siempre que vara su . 9) La aceleracin normal tambin se denomina aceleracin . 10) En un mcu, tiempo que tarda el mvil en dar una vuelta. 11) La velocidad se mide en rad/s.11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 10) 11)


3 Razona si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos: a) En un mrua, si la velocidad y la aceleracin tienen signos opuestos el mvil est frenando. b) Un mvil con trayectoria rectilnea, si tiene una velocidad elevada, no puede tener una aceleracin pequea. c) En la cada libre el tiempo que tarda en llegar al suelo un cuerpo depende de su masa. d) En un mcu no existe aceleracin. 4 Fernando est jugando con una pelota de tenis, lanzndola verticalmente hacia arriba. En el punto de altura mxima, cunto vale su velocidad? Y su aceleracin? 5 Razona a cul o cules de los movimientos indicados puede representar la grfica que aparece a continuacin. a) Rectilneo uniforme. b) Rectilneo uniformemente acelerado. c) Circular uniforme.s

A C E L E R A C I O N

t

2 Qu diferencia existe entre un movimiento variado y otro acelerado? Segn esto indica si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos: a) Un movimiento acelerado es siempre variado. b) Un movimiento variado es siempre acelerado. c) Un movimiento uniforme puede ser variado. d) Un movimiento uniforme puede ser acelerado.

6 Alicia est subida en una noria de 10 m de radio que gira 3 vueltas en 2 min. Halla: a) Su perodo y su frecuencia. b) La velocidad lineal de Alicia. c) La aceleracin centrpeta que experimenta. 7 Se deja caer un baln desde una ventana situada a 20 m del suelo. a) Cunto tiempo tarda en impactar sobre el suelo? b) Con qu velocidad lo hace? c) Representa las grficas s-t y v-t del movimiento.


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REFUERZO

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Las fuerzas y el movimiento

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Conceptos elementales sobre fuerzas. Primer principio de la dinmica. Equilibrio de un cuerpo puntual. Ejercicios elementales del segundo y tercer principio. Peso de los cuerpos. Composicin de fuerzas mediante la regla del polgono.

ACTIVIDAD DE GRUPOA lo largo de la unidad se han descrito tres experiencias (una para cada principio) que pueden reproducirse en el aula. Podra dividirse la clase en tres equipos que se encargaran de una experiencia cada uno de ellos.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. 11) P E R P E N D I 12) A C C I O 13) N E 14) M A S 15) D I N A MO 16) I N T E R A C C I O 17) D I R E C C I 18) C O N T A C1

C N W A M N O T

U L A R E S T O N E T R O E S N O

5. La aceleracin es a La fuerza, F ma 5

v t

3 4 0,5

1 0 2,5 N

0,5 m/s2.

2. a) Falsa

b) Verdadera

c) Verdadera

d) Falsa

6. a) Si la trayectoria es rectilnea, solo hay fuerza si vara el mdulo de la velocidad. Esto ocurre en el primer mvil. b) Cuando la trayectoria es circular, la direccin de la velocidad cambia y, aunque no vare su mdulo, hay fuerza. Cualquiera de las tres grficas sera vlida. c) La aceleracin es a La fuerza, F ma 2 v t 1,5 6 4 0 0 3N 1,5 m/s2.

3. En cualquier momento del movimiento (subida, bajada o altura mxima), la nica fuerza que acta es el peso. Por consiguiente, la opcin correcta es la b). 4. Se pone una fuerza a continuacin de la otra y se une el origen de la primera con el extremo de la ltima.F3 F2

7. El error radica en que solo pueden componerse fuerzas concurrentes y las dos fuerzas a las que hace referencia la actividad tienen puntos de aplicacin diferentes, por lo que no se anulan entre s.

F1 Fresultante


6


3ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Completa el siguiente acrstico.11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 1

Las fuerzas y el movimiento

D I N A M I C A

4 Para componer fuerzas se utiliza la regla del polgono. Explcala y luego aplcala para componer las fuerzas de la figura.F1 F2 F3

1) Las fuerzas a la velocidad varan su direccin sin variar su mdulo. 2) El tercer principio de la dinmica se llama de y reaccin. 3) Cientfico del siglo XVII, que formul los principios de la dinmica. 4) La es la constante de proporcionalidad entre la fuerza y la aceleracin. 5) Un muelle calibrado que sirve para medir fuerzas se llama . 6) Las fuerzas son que se ejercen entre dos cuerpos. 7) Las fuerzas con la misma que la velocidad varan su mdulo. 8) Las fuerzas pueden ejercerse por o a distancia. 2 Las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas? a) Para que un cuerpo se mueva es imprescindible que la fuerza resultante que acta sobre l no sea cero. b) Para que un cuerpo acelere es necesario que la fuerza resultante que acta sobre l no sea nula. c) La fuerza puede tener una direccin que no coincida con la de la velocidad. d) La fuerza siempre posee la misma direccin y sentido que la velocidad. 3 Un joven lanza un objeto verticalmente hacia arriba, sube a 20 m de altura y vuelve a caer. Razona cul de los siguientes grficos representa la o las fuerzas que actan sobre el cuerpo cuando est subiendo, en el punto de altura mxima y al descender. Se desprecia el rozamiento con el aire.

5 Un mvil de masa 5 kg se mueve en lnea recta y su grfica v-t aparece a continuacin. Calcula la fuerza que acta sobre l.V (m ) s 4 3 2 1 1 2 3 4 t (s)

6 Las siguientes grficas reflejan el movimiento de tres cuerpos de 2 kg de masa. Razona sobre qu mviles acta una fuerza resultante si: a) La trayectoria es rectilnea. b) La trayectoria es circular. c) Calcula la fuerza del primer mvil cuando su trayectoria es rectilnea.V (m ) s6 4 2 2 4 6

(m ) V s6 4 2

s (m)

6 4 2 2 4 6

t (s)

t (s)

2

4

6

t (s)

a)

b)

c)

d)

7 Encuentra el error que hay en el siguiente razonamiento. Un caballo tira de un carro; de acuerdo con el tercer principio de la dinmica, el carro tirar del caballo con una fuerza de igual mdulo y direccin, pero de sentido contrario; as pues, la composicin de ambas fuerzas da una resultante nula y el caballo nunca podr acelerar el carro.


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REFUERZO

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Las fuerzas y el equilibrio de los slidos

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Concepto de slido rgido. Momento de una fuerza y de un par de fuerzas. Centro de gravedad de un slido. Tipos de equilibrio. Ley de la palanca. Polea fija.

ACTIVIDAD DE GRUPOPuede prepararse un sistema que a los alumnos les parezca que no puede estar en equilibrio y que, sin embargo, una vez montado comprueben que se encuentra en equilibrio estable. Uno bastante conocido y que los alumnos pueden llevar a cabo con materiales comunes es el que se muestra en la figura.Centro de gravedad

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. 11)12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 10)

P O L E M A Q F U I P A L T O R N I E S T A B P A R I N D I R O

A U E N A L L

I R E N L E

N Z S C O

A A T A B L E A

4. Si nos doblamos con la pared detrs, caeremos hacia delante. La explicacin es que el centro de gravedad (c.d.g.) se echa hacia delante y el cuerpo dejar de estar en equilibrio. Sin la pared detrs, esto no ocurre, porque a la vez que el tronco se echa hacia delante, la cintura se echa hacia atrs y el centro de gravedad sigue en la vertical de los pies. 5. La estatua se encuentra en equilibrio porque la vertical que pasa por su centro de gravedad cae dentro de la base de sustentacin. Fd F M d F2 d2 d1 30 0,6

F E R E N T E T A C I O N

2. a) Verdadero b) Verdadero c) Falso d) Verdadero 3.

6. M

50 N

7. F1 d1

F2 d2 F1

200 0,9 0,7

257 N


8


4ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Completa el siguiente acrstico.11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 10)

Las fuerzas y el equilibrio de los slidos

E Q U I L I B R I O

3 Haz un dibujo e indica en l la posicin aproximada del centro de gravedad de los siguientes objetos: a) Papelera. b) Pirmide egipcia. c) Cartn de leche lleno. d) Aro de gimnasia rtmica. 4 En Educacin Fsica habrs realizado el tpico ejercicio de doblarte por la cintura y tocarte los pies con las manos sin doblar las piernas. Intenta llevarlo a cabo pegando los talones y la espalda a una pared. Qu ocurre? Qu explicacin puedes dar? 5 Razona si la estatua de la figura se encuentra en equilibrio o no.

1) Rueda giratoria con un canal por el que pasa una cuerda. 2) Una permite modificar y amplificar las fuerzas que actan sobre un cuerpo. 3) El momento de una para producir giros. mide la capacidad

4) Un lapicero apoyado sobre el extremo opuesto a la mina se encuentra en equilibrio . 5) Barra con un punto de apoyo. 6) Un es una mquina simple. . 6 La puerta de una nevera tiene 60 cm conseguir abrirla hemos de realizar 30 N m. Si el asidor de la puerta se borde, qu fuerza perpendicular a la ejercer para abrirla? de anchura. Para un momento de encuentra en su puerta hemos de 7) Una campana que cuelga est en equilibrio

8) Se denomina de fuerzas a dos fuerzas paralelas iguales en mdulo y de sentidos contrarios. 9) Un baln se encuentra en equilibrio . 10) Los cuerpos pueden tener movimientos de traslacin y de . 2 Razona si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Puede haber momento, aunque la fuerza resultante sea cero. b) Puede haber fuerza, aunque el momento resultante sea cero. c) Una fuerza siempre produce rotacin. d) Un momento siempre produce rotacin.

7 Calcula F1 para que el sistema de la figura se encuentre en equilibrio.

d 1 = 70 cm

d 2 = 90 cm

F2 = 200 N F1


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REFUERZO

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Las fuerzas y el equilibrio de los fluidos

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Definicin de presin. Concepto de fluido. Principio fundamental de la hidrosttica. Vasos comunicantes. Presin atmosfrica. Principio de Arqumedes y sus aplicaciones.

ACTIVIDAD DE GRUPOSe llena una botella de plstico de 2 L con agua. Se tapa su boca con la mano, se invierte y se introduce en una cazuela parcialmente llena tambin de agua. Al destapar la botella, se pone de manifiesto la presin atmosfrica. A continuacin se perfora la botella con una aguja o con un clip y se aprecia que la botella se vaca. Ahora se hacen tres orificios ms, alineados y a diferente altura. Un miembro del equipo tapa cada orificio con un dedo y otro alumno llena la botella de agua. Al destapar los agujeros se comprueba que la presin se ejerce perpendicularmente a la pared de la botella y la fuerza de los chorros indica que la presin crece con la profundidad.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. 11)12) 13) 14) 15) 16) 17)

T C O M F B C O

E O P P L A M

M R R A U R U

P R E S I O N

U I S C D M I

J C I A O E C

E E B L S T A

L L I L E S

6. Las tijeras tienen una densidad mayor que la del agua y por eso se hunden. Sin embargo, su densidad es menor que la del mercurio, por lo que en este flotaran. 7. Algunas aplicaciones son la navegacin martima, los submarinos, aerostatos, densmetros En el caso de la navegacin martima, un barco flota porque el empuje debido al agua que desaloja su parte sumergida equilibra su peso. 8. a) Al tener igual masa, la densidad de Rosa es menor, porque su volumen es algo mayor. Entonces, ser ella la que flote mejor. b) Empuje sobre Rosa: 0,0545 1000 9,8 534 N E V dagua g Empuje sobre Enrique: 0,0545 1,29 9,8 0,683 N E V daire g El empuje que produce el aire es muy pequeo en comparacin con el peso, un poco mayor al 0,1%. Por esta razn no suele tenerse en consideracin. El del agua toma un valor muy parecido al peso (P 519 N).

R O N T E S

2. a) Verdadero b) Verdadero c) Falso d) Verdadero 3. La nica afirmacin correcta es la c). 4. Presin debida al agua: p hdg 500 1030

9,8

5 047 000 Pa

Fuerza que acta sobre el pez: F pS 5 047 000 0,6 3 028 200 N 5. a) 3) b) 1) c) 4) d) 2)


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5ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Completa el siguiente acrstico.11) 12) 13) 14) 15) 16) 17)

Las fuerzas y el equilibrio de los fluidos

P R E S I O N

4 En los fondos marinos habitan especies poco conocidas. Un pez plano de 0,6 m2 de superficie est a 500 m de profundidad. Halla la presin que el ocano ejerce sobre l. Qu fuerza origina esta presin sobre el pez? La densidad del agua de mar es 1030 kg/m3.

1) Fuerza vertical hacia arriba que experimenta todo cuerpo sumergido en un fluido. 2) Fsico italiano que ide una experiencia que pona de manifiesto el valor de la presin atmosfrica. 3) Los gases son y los lquidos no. 4) Unidad de la presin en el sistema internacional. 5) Sustancias que adoptan la forma del recipiente que los contiene. 6) Aparato usado para medir la presin atmosfrica. 7) Los vasos son dos o ms recipientes conectados entre s que contienen un lquido. 2 Los siguientes enunciados son verdaderos o falsos? a) El principio de Arqumedes es una consecuencia del principio fundamental de la esttica de fluidos. b) El principio de Arqumedes es vlido en todo tipo de fluidos. c) El principio de Pascal es vlido en todo tipo de fluidos. d) El origen de la presin atmosfrica se explica a travs del principio fundamental de la esttica de fluidos. 3 En relacin con el principio de Arqumedes, solo una de las siguientes afirmaciones es correcta. Razona cul. El empuje depende a) ... de la densidad del cuerpo y de su volumen sumergido en el fluido. b) ... del volumen del cuerpo, est sumergido o flotando. c) ... del peso del fluido desalojado. d) ... de la profundidad a la que se sumerge el cuerpo.

5 Relaciona una cifra de la primera columna con la equivalente de la segunda. a) 1,31 atm 1) 1,234 mm de Hg b) 1250 mbar 2) 1,4 bar c) 649 mm de Hg 3) 132 700 Pa d) 140 000 Pa 4) 0,854 atm

6 Unas tijeras se hundiran rpidamente en una cazuela llena de agua. Explica qu ocurrira si la cazuela se llenara de mercurio.

7 Enumera las aplicaciones que recuerdes del principio de Arqumedes. Explica el fundamento de alguna de ellas.

8 a) Enrique y Rosa tienen ambos una masa de 53 kg. l tiene un volumen de 54 L y ella de 54,5 L. Cul de los dos flotar mejor en una piscina? b) Rosa se sumerge en la piscina y comienza a bucear, mientras Enrique se tumba a tomar el sol. Calcula el empuje que experimentan uno y otro. Compara ambos resultados. dagua 1000 kg/m3; daire 1,29 kg/m3


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REFUERZO

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La Tierra en el universo

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Coordenadas celestes. Modelos cosmolgicos, desde la concepcin aristotlica a la actual. Aplicacin cualitativa de las leyes de Kepler. Clculo de la atraccin gravitatoria en ejercicios prcticos simples.

ACTIVIDAD DE GRUPOEn www.intra.es/descubreAprende/htm/3_2_1_accion.htm aparecen decenas de experiencias, muchas de ellas relacionadas con la astronoma y la astrofsica. Podemos proponer varias y que cada grupo de los formados en la clase lleve a cabo una, y luego se la explique al resto.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. 11)12) 13) 14) 15) 16) 17) 18)

H E E

R T

C U M U L I O C E N C L I P T I B 0 V G E O C E E T R O G R A S C E N S E L E S C O

L T C E N A I P

O R A D T D O I

S I C O A R I C O O N O

4. a) La velocidad del cometa es mayor en el perihelio que en el afelio. La segunda ley de Kepler dice que el vector de posicin de un planeta con respecto al Sol barre reas iguales en tiempos iguales, por lo que se mueve ms deprisa cuando est prximo al Sol. b) Tarda ms el cometa Halley (76 aos) que el Encke (3,3 aos). Segn la tercera ley de Kepler, el perodo de revolucin de los astros aumenta con la distancia media al Sol. 5. a) F mSmT 1,99 1030 5 ,98 1024 6,67 10 11 r2 (1,5 1011)2 22 3,53 10 N b) Realmente, el Sol y la Tierra giran alrededor del centro de masas de ambos y, como la diferencia de masa es tan grande, el c.d.m. se encuentra muy prximo al centro del Sol. Podemos pensar que una misma fuerza ejerce una influencia mayor sobre el cuerpo de menor masa, en este caso la Tierra, y que al Sol prcticamente no le afecta. G

2. a) Verdadero

b) Verdadero

c) Falso

d) Falso

3. Las estrellas estn compuestas fundamentalmente de hidrgeno y helio. El Sol es una de los miles de millones de estrellas que forman nuestra galaxia, que se denomina Va Lctea, que a su vez forma parte de un cmulo de galaxias, el Grupo Local. Las galaxias estn separndose unas de otras, lo que se conoce como expansin del universo, que tiene lugar desde su origen, hace aproximadamente unos quince mil millones de aos en un proceso singular denominado big bang. Los astros emiten radiaciones electromagnticas que nos transmiten informacin que nos permite estudiarlos. Hasta el siglo XX solo logrbamos percibir la luz visible a simple vista o mediante anteojos y telescopios. Hoy da detectamos todas las ondas electromagnticas: rayos gamma, rayos X, rayos ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos y ondas de radio.

6. La masa es la misma independientemente de dnde se mida. En la Tierra: P 686 70 kg P mA gT mA 9,8 gT El peso en la superficie de Marte es: F G MM mA R2 M 6,67 101 1

6,42 1023 70 3 400 0002

259 N


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6ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Completa el siguiente acrstico. 11) U 12) N 13) I 14) V 15) E 16) R 17) S 18) O 1) Las galaxias se agrupan en estructuras mayores denominadas de galaxias. 2) El modelo sita al Sol en el centro del universo. 3) Trayectoria aparente que sigue el Sol sobre la esfera celeste en el transcurso de un ao. 4) El firmamento es la celeste sobre la que aparentemente estn situados los astros. 5) El modelo sita a la Tierra en el centro del universo. 6) El movimiento es el retroceso en forma de bucle que parecen describir los planetas observados desde la Tierra. 7) El ngulo medido sobre el ecuador celeste y comprendido entre el equinoccio de primavera y el meridiano del astro se llama recta. 8) Sistema ptico formado por lentes y espejos que permite la observacin astronmica. 2 Razona si los enunciados son verdaderos o falsos. a) Aristarco de Samos propuso un sistema heliocntrico y Ptolomeo uno geocntrico. b) Las trayectorias de los planetas alrededor del Sol eran circulares para Coprnico y elpticas para Kepler. c) La ausencia de paralaje estelar era un argumento de los defensores del heliocentrismo. d) El modelo heliocntrico termin aceptndose a finales del siglo XVI. 3 Completa el siguiente texto: Las estrellas estn compuestas fundamentalmente de y . El Sol es una de los miles de millones de estrellas que forman nuestra galaxia, que se denomina , que a su vez forma parte de un cmulo de galaxias, el . Las galaxias estn separndose unas de otras, lo que se conoce como del universo, que tiene lugar desde su origen, hace aproximadamente unos de aos en un proceso singular denominado . Los astros emiten radiaciones que nos transmiten informacin que nos permite estudiarlos. Hasta el siglo XX solo logrbamos percibir la luz visible a simple vista o mediante anteojos y . Hoy da detectamos todas las ondas electromagnticas: rayos , rayos , rayos , luz visible, rayos y ondas de .

La Tierra en el universo

4 a) El cometa Halley describe una trayectoria elptica alrededor del Sol. El punto P es el perihelio y A el afelio. En cul de ellos tiene mayor velocidad? En qu ley de Kepler te basas para justificarlo?

P Sol

A

b) Junto al Halley, otro cometa bastante conocido es el Encke. El primero tiene una distancia media al Sol de 2750 millones de kilmetros y el segundo de 340 millones de kilmetros. Cul tarda ms en completar una vuelta alrededor del Sol? Qu ley de Kepler utilizas en el razonamiento?

5 a) El Sol tiene una masa de 1,99 1030 kg y la Tierra de 5,98 1024 kg. Ambos astros distan 1,5 1011 m. Calcula la fuerza con que se atraen. Dato: G 6,67 101 1

N m2 kg

2

b) Por la tercera ley de Newton, la Tierra ejerce sobre el Sol una fuerza de igual mdulo que la de este sobre nuestro planeta. Entonces, por qu se dice siempre que la Tierra gira alrededor del Sol y no que el Sol gira alrededor de la Tierra?

6 Un astronauta tiene un peso en la Tierra de 686 N. Si logrramos situarlo en la superficie de Marte, qu masa y peso tendra? Datos: G 6,67 10 11 N m2 kg 2 gT 9,8 m s 2 MM 6,42 1023 kg RM 3400 km


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REFUERZO

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La energa y sus fuentes

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Idea clara del concepto de energa. Formas en que se presenta la energa y caractersticas de cada una. Comprensin y correcta expresin del principio de conservacin de la energa. Determinacin del rendimiento en los procesos energticos. Clasificacin de las fuentes de energa y caractersticas de las mismas. Alteracin del medio por el uso de la energa. Dado el impacto social de la contaminacin y el deterioro progresivo del medio por la aplicacin de malas polticas de desarrollo, motivara el inters de los alumnos una discusin dirigida sobre los beneficios y los perjuicios del uso de la energa. En el mismo sentido, sera til la lectura del discurso de entrada en la Real Academia de la Lengua de don Miguel Delibes, titulado El sentido de progreso en mi vida.

ACTIVIDAD DE GRUPODividir la clase en grupos reducidos, por ejemplo de tres alumnos. Cada grupo elaborar un sencillo proyecto con la finalidad de optimizar, ahorrando, el consumo de los distintos tipos de energa consumidos en el centro escolar. Posteriormente, se proceder en clase a una puesta en comn, tras la que se elaborar un informe conjunto en la clase que se trasladar a la Junta Directiva para que lo ponga en prctica.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. Sistema fsico Tipo de energa 1 D 2 C 3 A 4 C 5 B 6 C 5. b) 2000 0,65 1300 J 6000 J 75% 2000 J

2. Trmica, cintica, elctrica. 3. a) F 4. a) S. b) No, solo parte. c) S, la sudoracin y el aumento de temperatura corporal. d) De los alimentos y procesos exoenergticos del metabolismo. b) V c) F d) F e) F f) V g) F

6. a) Eperdida 8000 J 6000 b) r 100 8000 7. En a) y c).

8. Elctrica-trmica Elctrica-cintica Elctrica-luminosa y trmica Potencial-cintica y elctrica Elctrica-cintica Qumica-cintica 9. Energa qumica a elctrica, ms trmica.


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7ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Asigna a cada uno de los siguientes sistemas fsicos el tipo de energa que tiene. 1) Agua embalsada A) E. trmica 2) Automvil a 90 km/h B) E. qumica 3) Estufa encendida C) E. cintica 4) Viento D) E. potencial 5) Pila E) E. nuclear 6) Corredor compitiendo 2 El siguiente texto mutilado describe una central de produccin de energa. Escribe las palabras que faltan en el mismo. En esta central se quema gasleo, su combustin produce la energa que hace que el agua pase a vapor, siendo este conducido para que incida sobre los labes de la turbina, que empieza a moverse adquiriendo energa , que acta sobre el generador que produce la energa , que finalmente es enviada para iluminar la ciudad. 3 Indica, razonndolo, si las siguientes frases son verdaderas o falsas. a) Los seres vivos no necesitan energa para mantener sus procesos vitales. b) La energa puede cambiar de forma, pero nunca ser creada ni destruida. c) La energa generada en el Sol se produce por reacciones de fisin nuclear. d) Energas renovables son aquellas que una vez consumidas en un proceso pueden volver a utilizarse de nuevo sin prdidas. e) La energa hidrulica es la que provoca la evaporacin del agua. f) El rendimiento energtico es la cantidad de energa til por unidad de energa consumida. g) El rendimiento energtico se mide en unidades de energa. 4 Cuando corremos: a) Se consume energa? b) Toda la energa consumida se aprovecha en correr? c) Alguna manifestacin fisiolgica indica que parte de la energa no se invierte en correr? d) De dnde proviene la energa consumida por el corredor?

La energa y sus fuentes

5 El rendimiento de un motor es del 65%, cunta energa til nos proporcionar con un consumo de 2000 J? Seala entre las siguientes cantidades la correcta: a) 1000 J b) 1300 J c) 650 J d) 2000 J 6 En una vivienda se factura un consumo de 8000 J, la energa til con este consumo es de 6000 J en la vivienda. Calcula: a) La energa perdida. b) El porcentaje de energa aprovechada. 7 En cules de los siguientes casos se almacena energa potencial? a) Al subir los libros de la planta baja a la primera planta del instituto. b) Al saltar desde un trampoln. c) Al estirar una goma. d) Al romper un papel. 8 Completa la primera y ltima columna de la siguiente tabla que hace referencia a la energa consumida y aprovechada en nuestro beneficio por los siguientes sistemas:E. consumida Sistema fsico E. aprovechada

2 2 2 2 2 2

Tostador de pan Molinillo de caf Bombilla Central hidroelctrica Lavavajillas Automvil

9 Cul es la transformacin que tiene lugar en una pila?


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REFUERZO

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Energa y trabajo

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Estudio de la energa mecnica de un cuerpo por su posicin y por su movimiento. Constatacin de que si el sistema est aislado, la energa mecnica se conserva. Concepto de trabajo mecnico y su dependencia de la energa. Inevitable prdida de energa en los procesos mecnicos que conduce al concepto de eficiencia o rendimiento en las mquinas. Potencia o eficacia de las mquinas, en cuanto a su rapidez para realizar un trabajo. Esta unidad es muy adecuada para mostrar a los alumnos cmo se trabaja en las ciencias fsicas y para que se habiten a la observacin detallista, la medida precisa y la formulacin rigurosa de las teoras que explican los fenmenos fsicos.

ACTIVIDAD DE GRUPOTras la descripcin en clase de las mquinas simples (palanca, plano inclinado, tornillo, polea simple fija, combinacin polea fija y mvil), los alumnos, en grupos reducidos, reflexionarn sobre la eficacia de estas mquinas simples y anotarn las ventajas de cada una de ellas. Posteriormente, se pasar a una discusin dirigida, reflexiva y crtica de las aportaciones de cada grupo.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. a) P b) Ep c) Ep mg mgh m g 2h 4 4 4 10 10 10 40 N 2 2 80 J 2 160 J 5. a) S, ya que la fuerza aplicada se desplaza en su direccin y sentido. b) W Fd cos 20 5 1 100 J c) W Fd cos 20 10 1 200 J d) Es debido a la existencia de fuerzas de rozamiento. 6. a) P 200 J b) r 7. a) W t Etil Esuministrada 800 4 100 200 W 800 2000 100 40%

2. a) Ec b) Ec

1 1 m v2 50 J 4 52 2 2 1 1 m (2v)2 4 (2 5)2 2 2

c) Se invierte en trabajo contra la fuerza de rozamiento y disipacin de calor. 3. Ambas. 4.

Posicin 1 2 3 4

Ep 2000 1250 700 0

Ec 0 750 1300 2000

Em 2000 2000 2000 2000

Ep mgh 600 10 6000 J 6000 (J) 300 J/s b) 20 (s) c) P 300 J/s 300 W d) El cuerpo subira en la mitad de tiempo, esto es, en 10 s.

8. a) En A, energa potencial. En B, energa potencial ms energa cintica. En C, energa potencial ms energa cintica. b) Se invierte en trabajo de rozamiento que se disipa como energa trmica.


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8ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Un bloque de masa 4 kg se levanta 2 m sobre el suelo. Determina: a) El peso del bloque en newtons. b) La energa potencial del bloque en esa posicin. c) Si el bloque se levanta a doble altura, cunto vale su energa potencial? Tomar g 10 m s 2.

Energa y trabajo

2 Un coche de juguete a radio control tiene de masa 4 kg y se mueve a 5 m/s. a) Cunto vale su energa cintica? b) Cunto valdra su energa cintica si se desplazara a una velocidad que fuera el doble de la anterior? c) Se aplican los frenos y el coche queda en reposo, perdiendo su energa cintica, qu ha sucedido con esa energa?

5 Empujas con una fuerza de 20 N el carro del supermercado en lnea recta y por una superficie horizontal. a) Has realizado trabajo? Por qu? b) Si lo empujas una distancia de 5 m, cunto trabajo has realizado? c) Qu trabajo realizas si lo desplazas el doble de distancia? d) Has estudiado que si es cero la resultante de las fuerzas que actan sobre un mvil, este contina movindose a la velocidad constante que tiene. Da la razn por la que es necesario que sigas ejerciendo fuerza para que el carro siga movindose.

6 Un motor suministra 800 J de energa til cada 4 s. a) Cul es la potencia de ese motor? b) Si la energa suministrada al motor en esos 4 s es de 2000 J, cul es el rendimiento del motor?

3 Dejamos caer un cuerpo desde una altura de 25 m. Cuando est a 7 m del suelo, tiene energa cintica o energa potencial?

4 Un cuerpo cae desde cierta altura. Utilizando el principio de conservacin de la energa mecnica, completa la tabla que hace referencia a las cuatro posiciones de la figura.

7 Un motor elctrico es usado para subir verticalmente un peso de 600 N a 10 m de altura en 20 s. a) Cul es su ganancia en energa potencial? b) Cul es su ganancia en energa potencial cada segundo? c) Cunto vale la potencia til del motor? d) Si el motor tuviera potencia doble, qu efecto tendra esto en el proceso?

1

2

8 El dibujo muestra un pndulo que parte del reposo en la posicin A. a) Qu formas de energa tiene el pndulo en las posiciones A, B y C? b) Con el tiempo, el pndulo acaba parndose. Explica qu ha sucedido con la energa inicial del pndulo.

3

4

Posicin 1 2 3 4

Ep 2000

Ec 750

EmA B C

700


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Energa y calor

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: El calor como una de las formas de manifestarse la energa. La temperatura. Escalas termomtricas. Concepto de calor especfico y capacidad calorfica. Determinacin de la cantidad de calor emitida o absorbida por un sistema material. Formas en las que se transmite el calor: conduccin, conveccin, radiacin. Efectos del calor sobre los sistemas fsicos: variacin de la temperatura, cambios de estado, dilatacin y contraccin. Mquinas trmicas. Rendimiento. Debemos exponer estos contenidos de forma concisa, clara y asequible al nivel de los alumnos, mediante ejemplos cercanos a su entorno. La brevedad y concisin es necesaria para que mantengan la atencin e inters por lo expuesto, ya que una mayora empieza a distraerse al poco tiempo. De inmediato, debern contestar y aplicar los contenidos expuestos, mediante la resolucin de ejercicios y cuestiones tericas, inicialmente sencillas, de aplicacin directa, para que la consecucin de xitos los motive para seguir trabajando.

ACTIVIDAD DE GRUPOHacer que los alumnos, en grupos reducidos, describan las energas y las transformaciones de estas que tienen lugar en la accin de montar en bicicleta. Qu tipo de energa se suministra a esta mquina compuesta? En qu tipos de energa se transforma? Cul o cules de ellas ser consideran energa til? Cmo, en qu forma y en qu lugares se pierde o disipa energa? Se llevar a cabo una reflexin crtica de los resultados elaborados en clase.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. a) En A las partculas se mueven ms lentamente. b) Del bloque B al bloque A. c) Cuando se igualen las temperaturas, alcanzndose el equilibrio trmico. 2. tc 5 tf 9 32 ; tc 37,7 C 80 C 6. a) teb b) La temperatura se estabiliza a 80 C. La nica diferencia es que se alcanzara ms rpidamente esa temperatura, y observaramos mayor pendiente en la rampa de calentamiento. c) Ebullicin: paso de lquido a vapor en toda la masa. Evaporacin: paso de lquido a vapor solo en la superficie. 7. 10 (kg) 3. 0,1 (kg) Ce (97,5 24,5) (K) (24,5 20) (K); 4180 (J kg1

No debe preocuparnos, solo se trata de febrcula.

C 1) (t1

12) ( C) t)( C); t 41,5 C

16(kg) 4180(Jkg

C 1) (60

0,5 (kg) Ce

4180 (J kg 1 K 1)1

12,88 J kg 1 K

4. Al b), se calienta hielo desde 10 C a 0 C, se funde y se calienta el agua de 0 C a 30 C. 5. 3 (kg) 4180 (J kg1 1

C 1)1

8. a) Trabajo en 1 s: W 105 (J/s) 76 103 (J/s) 2,4 104 J/s. 3600 (s) Trabajo en 1 h: W 2,4 104 (J/s) 1 (h) 8,64 107 J. 4 2,4 10 (J/s) b) Rendimiento, r 100 24%. 105 (J/s) 9. Porque el coeficiente de dilatacin de la tapa metlica y del vidrio son distintos.

(t

10) ( C) t) ( C); t 10. Porque los valores indicados para la presin adecuada estn dados a temperatura ambiente, y los neum24,2 C ticos aumentan su temperatura al rodar.

3 (kg) 472 (J kg

C ) (150


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9ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Los bloques A y B de la figura estn a distinta temTB). peratura (TA A TA B TB

Energa y calor

5 Se sumerge en 3 L de agua a la temperatura de 10 C un bloque de hierro de 3 kg que est a la temperatura de 150 C. Qu temperatura se alcanzar en el equilibrio? Ce, hierro 472 J kg1

C 1; Ce, agua

4180 J kg

1

C

1

a) Cmo es el movimiento de las partculas en A con respecto a las de B? b) En qu sentido se transfiere la energa trmica? c) Cundo cesa la transferencia de energa trmica?

6 La grfica nos muestra cmo cambia la temperatura de un lquido al calentarlo hasta ebullicin en un vaso de precipitados abierto.t (C)

2 En un viaje de estudios a Estados Unidos, uno de los alumnos se encuentra mal y es hospitalizado. El mdico nos comunica que su fiebre es de 104 F. Debe preocuparnos seriamente esa informacin?

80 60 40 20 1 2 3 4 5 t (min)

3 Para determinar el calor especfico de un metal, introducimos 100 g del mismo a 97,5 C en un calormetro con 0,5 kg de agua a 20 C. El equilibrio se alcanza a los 24,5 C. Cul es el calor especfico del metal? 4180 J kg 1 K 1 Ce, agua

a) Cul es el punto de ebullicin de este lquido? b) Si se calienta el lquido con mucha ms intensidad, quedara alterada en algo la grfica anterior? c) Cul es la diferencia entre ebullicin y evaporacin?

4 Indica a cul de los siguientes procesos corresponde la grfica temperatura-tiempo siguiente:

7 Si se mezclan 10 L de agua a 12 C con 16 L de agua a 60 C, cul ser la temperatura final de la mezcla? Dato: Densidad del agua 103 kg/m3

t (C)

30 20 10 _10 tiempo

8 El foco caliente de una mquina trmica suministra 105 J/s y cede 76 103 J/s al foco fro. Calcula: a) El trabajo desarrollado por la mquina en 1 h. b) El rendimiento de la mquina.

a) Se calienta hielo a en agua a 30 C. b) Se calienta hielo a en agua a 30 C.

5 C, hasta que se convierte 10 C, hasta que se convierte

9 Por qu al calentar la tapa metlica de un frasco de conserva de vidrio se abre ms fcilmente?

c) Se calienta hielo a 10 C, hasta que se convierte en vapor de agua a 120 C.

10 El manual de mantenimiento de los automviles aconseja comprobar frecuentemente la presin de los neumticos y especifica que la medida no se realice despus de un largo recorrido, por qu?


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REFUERZO

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Energa y ondas

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Concepto de onda. Ejemplos: ondas en el agua, en una cuerda, en un muelle Clases de ondas. Magnitudes caractersticas de las ondas. El sonido como ejemplo de movimiento ondulatorio. La luz como ejemplo de movimiento ondulatorio. Fenmenos de reflexin y refraccin en el sonido y la luz. Estos contenidos introducen al alumno en el estudio del movimiento ondulatorio y permiten conocer el comportamiento de la luz y el sonido. Se expondrn, buscando que sean asequibles a las peculiaridades de los alumnos, evitando que se generen errores o vicios en el aprendizaje por falta de rigor en las exposiciones. Un ejercicio en clase podra ser la lectura en voz alta del concepto que se trate por alguno de los alumnos, para a continuacin pedir a algunos que, consecutivamente, describan oralmente lo entendido, con el objetivo de que su lectura sea comprensiva y reflexiva, acompaada de la discusin que se suscitar a partir de ejemplos concretos que cimienten y justifiquen la teora leda.

ACTIVIDAD DE GRUPOSe pedir a los alumnos que, en grupos reducidos, predigan grfica y analticamente el comportamiento de un rayo de luz que incide en la superficie de separacin de dos medios (por ejemplo, agua/aire) de los que se darn sus ndices de refraccin. Tambin se darn dos valores del ngulo de incidencia, uno mayor y otro menor que el ngulo lmite. Utilizarn el material de dibujo preciso y papel milimetrado. Los resultados se corrigen en clase y opcionalmente se pueden poner de manifiesto experimentalmente.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. Las afirmaciones a) y c) son verdaderas; b) y d) falsas. 2. a) b) c) d) Mecnicas y transversales. Mecnicas y transversales. Mecnicas y longitudinales. Electromagnticas y transversales. (m).v (m/s) Onda 1 Onda 2 Onda 3 32 32 32 f (Hz) 8 16 32 (m) 4 2 1

8. a) s

220 2 440 m s 440 (m) b) t v 340 (m/s) c) s v t 340 (m/s) Distancia al acantilado: d

1,3 s 0,5 (s) 170 m 170 s 85 m 2 2

3. v (m/s); f (Hz);

9. a) c = 3

108 m/s s 384 000 (km) = 1,28 s b) t v 300 000 (km/s) Luego tarda ms de un segundo. b) 60

10. a) ngulo de incidencia. c) ngulo nguloincidencia reflexin

4. a) 5. 1-c

2m 2-a

b) f 3-d

3 Hz 4-b

c) v

f

6 m/s

inc Rayo ide nte 60

60

yo R a ja d o le r ef

Espejo

6. a) Porque la velocidad de propagacin de la luz es mucho mayor que la del sonido. b) s vt 340 (m/s) 4 (s) 1360 m 7. a) Es mayor en aire caliente. b) Es mayor en slidos.Fsica y Qumica 4.o ESO

11. a)

Rayo 30 incidente Aire Agua Rayo refractado

b)

Rayo incidente No se desva Rayo refractado Aire Agua

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10ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Indica la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones. a) Un movimiento ondulatorio es la propagacin en el espacio de un movimiento vibratorio. b) Las ondas mecnicas pueden propagarse en el vaco. c) Los movimientos ondulatorios transmiten energa. d) Los movimientos ondulatorios transportan materia. 2 En los siguientes movimientos ondulatorios, indica si las ondas son mecnicas, electromagnticas, longitudinales o transversales. a) Ondas que se propagan en la superficie del agua al lanzar una piedra. b) Ondas que se propagan al agitar el extremo de una cuerda sujeta en su extremo opuesto. c) El sonido producido por la voz humana. d) La energa que emite un radiador. 3 Tres ondas tienen la misma velocidad, pero diferentes frecuencia y longitud de onda. Rellena las cuadrculas que faltan en la siguiente tabla:v (m/s) Onda 1 Onda 2 Onda 3 f (Hz) 8 16 1 (m) 4

Energa y ondas

6 a) Por qu omos el trueno despus de ver el rayo? b) Si vemos el rayo y 4 s despus omos el trueno, qu distancia hay entre nuestra posicin y el lugar en que cay? 7 El sonido viaja ms rpido a travs de a) Aire fro o aire caliente? b) Un slido o un gas? 8 Un barco est a 220 m frente a un acantilado, cuando hace sonar su sirena. a) Cuando se oye el eco en el barco, qu distancia ha recorrido el sonido? b) Cunto tiempo despus de sonar la sirena tarda en orse el eco? c) El barco cambia de posicin y entonces el tiempo que tarda en orse el eco es 0,5 s, a qu distancia est ahora el acantilado? 9 La luz se desplaza a la mxima velocidad permitida. a) Cul es la velocidad de la luz? b) Si la Luna est a 384 000 km de la Tierra, tardar la luz en llegar de la Luna a la Tierra ms o menos de 1 s? 10 En la figura, un rayo de luz incide sobre un espejo.

4 Las ondas de la figura son ondas superficiales que se trasladan en la superficie del agua, Cada onda tiene una longitud de 2 m (distancia entre dos puntos consecutivos que estn en fase).

60 Espejo

2m

a) Cmo se llama el ngulo de 60 de la figura. b) Cunto vale el ngulo de reflexin? c) Completa el dibujo aplicando las leyes de la reflexin e indica en l los rayos incidente y reflejado y los ngulos de incidencia y de reflexin. 11 a) Completa la figura dibujando la normal, el rayo refractado y los ngulos de incidencia y de refraccin.

a) Cunto vale la longitud de onda? b) Si tres ondas pasan la bandera cada segundo, cul es el valor de la frecuencia? c) Cul es el valor de la velocidad? 5 Asigna la caracterstica descrita en la primera columna con el correspondiente concepto de la segunda. a) Mximo desplazamiento. 1) Longitud onda. b) Perpendicular al frente 2) Amplitud. de onda. c) Distancia recorrida en 3) Frecuencia. un perodo. 4) Rayo de luz. d) Su unidad es el hertzio.Atencin a la diversidad

60

Aire Agua

b) Dibuja lo que sucedera si el rayo de luz incide perpendicularmente a la superficie del agua.21Fsica y Qumica 4.o ESO

REFUERZO

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Los tomos y sus enlaces

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: El modelo atmico nuclear. Nmero atmico y nmero msico. Istopos. La corteza atmica, niveles energticos y modelo atmico de Bohr. El sistema peridico de los elementos. Sistema peridico y estructura electrnica. Agrupaciones de tomos: enlace qumico. Regla del octeto. Enlace metlico. Enlace covalente. Enlace inico. Propiedades. Las frmulas qumicas y su significado. Formulacin qumica inorgnica segn la IUPAC (Anexo).

ACTIVIDAD DE GRUPOPreparar, en grupos, una cristalizacin de un alumbre de cromo e investigar para saber que se trata de una mezcla a partes iguales de sulfato de aluminio y sulfato de cromo. Preparar una disolucin muy concentrada del mismo: un grupo puede colocarla en un cristalizador y dejarla en reposo unos das; otro grupo puede prepararla de modo que se formen los cristales sobre una cuerda; y, a partir de los resultados, observar los cristales, compararlos con otros materiales (una vela, un trozo de cobre, etc.) y adivinar las diferencias entre los tres tipos de slidos (conductividad, puntos de fusin, etc.). Tambin se pueden realizar cristalizaciones a partir de disoluciones saturadas de sal comn, sulfato de cobre, etc.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1.se describen mediante

TOMOSse ordenan en un

MODELOS

SISTEMA PERIDICOestructurado en

4. Las opciones a), d) y g) son correctas. b) Tienen igual nmero atmico y distinto nmero msico. c) El ms pesado tiene 10 neutrones en su ncleo. e) La distribucin es: 1 s2 2 s2 2 p4. f) Ms prxima a 16 que a 17. 5. Cera: slido covalente molecular; diamante: red cristalina covalente; sal comn: red cristalina inica; oro: red cristalina metlica. 6. Inicos, b) y e); covalentes, c) y d); metlicos, a), f) y g). 7. a) Se trata de un cristal inico, ya que en l aparecen dos tipos de bolos (que en este caso son iones positivos y negativos). Lo ms sencillo sera comprobar si es conductor o no. En caso de serlo, es un metal. b) En el NaCl, los iones ocupan los centros de las caras del cubo. En el CsCl, ocupan los vrtices. c) Se llama ndice de coordinacin al nmero de iones de un signo que rodea al in de signo contrario. El ndice de coordinacin del Cs es 8. 8. a) BH3, CH4, NH3, H2O, HF, ninguno para He y Ne. b) H N H H B H H H Quedan dos electrones libres en NH3. c) Sus propiedades quedan descritas en el texto.

NUCLEAR NIVELES DE (RUTHERFORD) ENERGA (BOHR)

GRUPOS

PERODOS

2. a) El enlace inico lo forman iones positivos (procedentes de un metal) e iones negativos (procedentes de un no metal), que se atraen elctricamente y se disponen formando una red cristalina. b) El nmero de iones de un signo que rodea al ion de signo contrario se llama ndice de coordinacin de la red. 3. Si se le da una patada al baln, este toma energa y asciende a niveles superiores. Luego desciende de nuevo a su nivel de energa potencial ms baja, y va cayendo de escaln (nivel) en escaln. Cada vez que lo hace, emite energa, como se aprecia en el dibujo. Ello hace referencia directa al tercer postulado de Bohr: Cuando el electrn pasa de un nivel de energa superior a otro de energa inferior, la diferencia de energa se emite como luz.


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11ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Completa el esquema utilizando los conceptos: perodos, nuclear (Rutherford), modelos, grupos, niveles de energa (Bohr), sistema peridico.TOMOSse describen mediante se ordenan en un

Los tomos y sus enlaces

5 Clasifica los siguientes slidos en sustancias covalentes moleculares, redes cristalinas inicas, redes cristalinas covalentes y redes metlicas: cera, diamante, sal comn y oro. 6 Relaciona las siguientes propiedades con el tipo de enlace (inico, covalente o metlico) que presenta una sustancia. a) Conducen la electricidad en estado slido. b) Conducen la electricidad si estn disueltos. c) Muchos son gases a temperatura ambiente. d) Presentan las ms altas temperaturas de fusin. e) Son frgiles. f) Son maleables. g) Son blandos y tenaces. 7 a) Discute con tus compaeros si la siguiente estructura corresponde a un cristal inico o metlico. Qu pruebas se podran realizar para comprobarlo? b) La red del cloruro sdico dibujada en el texto se dice que est centrada en las caras y sin embargo la del cloruro de cesio est centrada en los vrtices. Explcalo. c) En el NaCl, el Na tiene coordinacin 6. A qu se llama ndice de coordinacin? Cul es el del Cs en la red de CsCl?

estructurado en

2 Completa los espacios de las siguientes definiciones: a) El enlace lo forman iones (procedentes de un metal) e iones (procedentes de un ), que se atraen y se disponen formando una b) El nmero de de un signo que rodea al de signo se llama de la red. 3 El grfico puede ayudar a comprender el modelo atmico de Bohr. Supn que das una patada al baln y este sube hasta el quinto peldao. Qu ocurre a continuacin? Relacinalo con el tercero de sus postulados.

Cl Cs

4 Corrige las afirmaciones errneas referentes a las especies: 16 17 18 8O, 8O, 8O a) Son istopos de oxgeno y todos tienen 8 protones. b) Tienen igual nmero msico y distinto nmero atmico. c) El ms pesado tiene 8 neutrones en su ncleo. d) En estado neutro, todos tienen 8 electrones en la corteza. e) La distribucin de esos electrones es: 1 s2 2 s2 2 p6. f) Su abundancia relativa es, respectivamente: 99,76%; 0,04%; 0,2%. Por tanto, la masa atmica media que aparece en la tabla peridica est ms prxima a 17 que a 16. g) Dicha masa atmica media se calcula as: 99 ,76 16 0,0004 17 0,002 18 16,0044 u g) 100Atencin a la diversidad

8 La tabla recoge los smbolos de Lewis de algunos elementos de la tabla peridica. a) Cul es el compuesto ms probable que cada uno de ellos formara con el hidrgeno? b) Representa la estructura de Lewis para las molculas BH3 y NH3. A cul de ellas le quedan electrones sin utilizar para el enlace? c) El NH3 es una sustancia molecular. Qu propiedades pueden esperarse para ella? B C N

He Ne

O

F

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REFUERZO

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Clculos qumicos

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Relaciones entre masas en las reacciones qumicas: ley de la conservacin de la masa (Lavoisier) y de las proporciones definidas (Proust). Comportamiento de los gases: ley de Gay-Lussac e hiptesis de Avogadro. Concepto de mol. Nmero de Avogadro. Masa atmica y molecular. Representacin, ajuste e interpretacin de ecuaciones qumicas. Clculos con masas en las reacciones qumicas. Concepto de reactivo limitante. Los gases: leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Ecuacin de los gases ideales. Volumen molar. Clculos con gases en las reacciones qumicas. Clculos con frmulas: frmula emprica y frmula molecular, composicin centesimal. La forma ms adecuada de introducir los conceptos bsicos del tema es la experimentacin y la medida directa de masas o volmenes en algunos procesos qumicos sencillos.

ACTIVIDAD DE GRUPOTomar un vaso de precipitados con cierta cantidad de agua. Preparar una aspirina efervescente. Pesar el conjunto separadamente y anotar el resultado. A continuacin, y siempre encima de la balanza granatario electrnica, echar la aspirina al agua. Mientras el proceso empieza y bailan las cifras en la balanza, preguntar lo que debe ocurrir e interpretarlo entre todos en voz alta. Debe aumentar el peso, disminuir o quedarse igual? Por qu? Anotar el resultado final y compararlo con la suma de las dos masas iniciales. Repetir el mismo proceso en un frasco cerrado hermticamente. Inducir entre todos la ley de conservacin de la masa de Lavoisier. Leer luego el texto, situar histricamente el descubrimiento, leer un prrafo de la vida de Lavoisier que puede encontrarse en diversas pginas de internet, por ejemplo, http://www.geocities.com/alepeces/biografas/lavoisier.htm.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1.LAS REACCIONES QUMICASpermiten establecer

c) La masa no se conserva, dado que es un proceso abierto y los gases escapan. 4. a) Representa la ley de los volmenes de combinacin entre hidrgeno y oxgeno para dar agua. b) Se puede interpretar en volumen o en moles, pero no en masa, porque entonces no se cumple la ley de conservacin de la masa. c) Si 1 mol en c.n. son 22,4 L, hacemos una sencilla proporcin y obtenemos que 1 L contiene 0,0446 mol, que son 0,0446 NA 2,69 1022 molculas. d) 2 m (L H2O (g)) 22,4 (g/mol) 0,089 (mol) 0,089 mol 18 (g/mol) 1,6 g

LEYES PONDERALES ENTRE MASAS

LEYES VOLUMTRICAS PARA GASESque permiten formular

LEY DE CONSERVACIN DE LA MASA

LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS

LA HIPTESIS LA LEY DE LOS DE AVOGADRO VOLMENES DE COMBINACIN

2. a) Oxgeno el oscuro e hidrgeno el claro. La molcula ms pequea es la de hidrgeno (H2), ya que cada tomo de H solo tiene un electrn en su corteza. O2 (g) 2H2O (g) b) 2H2 (g)

5. Se llama reactivo limitante a aquel que determina la mxima cantidad de producto que puede formarse. 3. a) Reaccin de descomposicin del hidrgenocarbonato de cobre (II) para dar xido de cobre (II), slido que aparece en el fondo del tubo y que lgicamente tiene otro color porque es otra sustancia con otras propiedades. Por eso decimos que es un proceso qumico. b) Al encontrarse con una superficie ms fra, el vapor de agua condensa en el tubo.Fsica y Qumica 4.o ESO

6.

Sustancia Moles Masa C2H7N Cd(NO3)2 0,415 18,69 g 0,76 180 g

tomos N N.o molculas 5 9,2 1023 1023 2,5 4,6 1023 1023

7. a) K3PO4 b) C12H12N2O3Atencin a la diversidad

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12ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Completa el esquema utilizando los conceptos: hiptesis de Avogadro, leyes ponderales entre masas, ley de conservacin de la masa, ley de los volmenes de combinacin, leyes volumtricas para gases, ley de las proporciones definidas.LAS REACCIONES QUMICASpermiten establecer

Clculos qumicos

4 a) Qu representa el dibujo? A qu ley se refiere? b) Sera posible que cada botella representara 1 kg de sustancia? Y 1 mol? c) Si los volmenes estuvieran medidos en c.n., cuntas molculas de oxgeno habra en la botella? d) Cuntos gramos de agua se podran obtener?1L 1L

1L

1L

1L

que permiten formular

2 El grfico muestra la reaccin entre hidrgeno y oxgeno para dar agua.

H2 H2 O2

H 2O

H 2O

5 Siguiendo los movimientos del caballo de ajedrez y empezando por la slaba destacada en el recuadro gris, podrs completar la definicin de reactivo limitante. AC a) Qu color representa el hidrgeno y cul el oxgeno? A qu se debe la diferencia de tamao? b) Escribe la reaccin qumica entre ambos. c) Deduce y dibuja el resultado final. PUE A TI DUC LLA TER TAN PRO DE LA TE CAN SE VO A MAR DAD MI MI FOR DE LI NA SE TI

QUEL M QUE XI RE QUE TO MA

3 Dada una reaccin qumica de descomposicin por calor:Cu(HCO3)2 (s) CuO (s) + 2CO2 (g) + H2O (g)

MA DE

H 2O

Cu(HCO3) 2 (s)

6 Completa la tabla y calcula la composicin en porcentaje de estas sustancias.CuO

Sustancia Moles Masa tomos N N.o molculas C2H7N 2,5 180 g 1023

Explica el proceso que tiene lugar y responde: a) Por qu tienen distinto color inicial y final la sustancia del fondo del tubo? Se trata de un proceso fsico o qumico? b) Por qu si el agua aparece como H2O (g), se ve al final del tubo en forma de gotitas? c) Se conserva la masa? Justifcalo.

Cd(NO3)2

7 Determina las frmulas empricas siguientes: a) 53,3% de K, 14,6% de P, 30,1% de O b) 62,1% de C, 5,21% de H, 12,1% de N, 20,7% de O


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REFUERZO

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Energa y velocidad de las reacciones qumicas

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Ruptura y formacin de enlaces. El modelo de colisiones. Intercambios energticos en las reacciones qumicas: reacciones exotrmicas y endotrmicas. Reacciones de combustin. Combustibles. La velocidad de las reacciones qumicas. Clculos elementales de velocidad. Reacciones lentas y rpidas: energa de activacin. Factores que afectan a la velocidad de la reaccin: concentracin. Temperatura. rea de contacto. Catalizadores y su importancia biolgica e industrial. Las enzimas. Mediante sencillos experimentos se puede asociar los nombres de los procesos endotrmicos y exotrmicos con el propio proceso qumico a que hacen referencia y con el diagrama energtico correspondiente.

ACTIVIDAD DE GRUPOSe pueden preparar reacciones que absorben o desprenden energa. Experimento 1. Colocar en un tubo de ensayo un poco de Zn y aadir H2SO4. Tocar el tubo con la mano. Experimento 2. Pesar por separado 32 g de Ba(OH) 2 8H2O y 10 g de NH4Cl. Colocar un vaso de precipitados sobre un vidrio de reloj grande que contenga un poco de agua. Anotar la temperatura ambiente. Mezclar los slidos en el vaso de precipitados y agitar con un termmetro. Se forma una suspensin lquida blanca y se desprende amonaco. Observar la disminucin de la temperatura; al cabo de un rato, el vaso de precipitados se congela y el vidrio de reloj con el agua queda pegado al vaso. Interpretar lo que ocurre en cada experimento. Qu diagrama energtico corresponde a cada cual? Explicar por qu.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. a) Tiempo (s)Moles de A Moles de B 0 1,2 0 30 0,7 0,5 60 0,4 0,8

5. a) Mg

Energa

1 O (g) MgO 2 2

601,7 kJ

Mg +/1 02 2 2 601,7 kj

b) Velocidad media de desaparicin de A: 0,5 0,3 v0-30 0,0167 mol/s; v30-60 0,01 mol/s 30 30 Velocidad media de aparicin de B en todo el proceso. 0,8 v0-60 0,0133 mol/s 60 2. Condiciones para un choque eficaz: orientacin adecuada y energa suficiente.Cl NOCl Colisin ineficaz Cl ClNO Colisin eficaz

MgO

b) nMg

0,2 0,00823 mol nMgO 24,3 nMgO 0,00823 mol; mMgO 0,00823 40,3 0,33 g Calor desprendido: 0,00823 601,7 4,95 kJ. 1 0,041 mol Mg. c) 1 g de Mg equivale a 24,3 Calor desprendido: 0,041 601,7 24,76 kJ/g.

Avance de la reaccin

3. Catalizador: sustancia que acelera la reaccin sin consumirse en el proceso. Enzima: protena que cataliza una reaccin en los seres vivos. Sustrato: sustancia capaz de ser transformada por una reaccin enzimtica. Centro activo: lugar de la enzima donde se unen los sustratos y tiene lugar la reaccin catalizada por el enzima. Veneno: sustancia que bloquea el centro activo e impide que el sustrato encaje bien. 4. La velocidad de una reaccin qumica mide el cambio de concentracin de reactivo o producto por unidad de tiempo.Fsica y Qumica 4.o ESO

6. a) Ea y Ea representa la energa de activacin con y sin catalizador. b) Como se ve, la accin del catalizador disminuye el valor de la barrera y hace que el proceso discurra a ms velocidad (vase texto). c) Se trata de una reaccin exotrmica cuyo balance energtico no se ve modificado por la accin del catalizador: en cualquier caso, es G. 7. a) C6H12O6 (s) 6 O2 (g)6 CO2 (g) 6 H2O (l) 2803 kJ 9000 3,21 mol para funcionar: m 3,21 180 578 g. 2803 b) Se desprenden 3,21 6 19,26 mol de CO2, que son: 19,26 22,4 431,4 L en c.n.Atencin a la diversidad

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13ACTIVIDADES DE REFUERZO1 En la reaccin hipottica: A (claro) B (oscuro), cada bola representa 0,1 mol.0s 30 s 60 s

Energa y velocidad de las reacciones qumicas

a) Completa la tabla:Tiempo (s) Moles de A Moles de B 0 30 60

5 Se calientan fuertemente 0,2 g de magnesio en un crisol, hasta que se convierte en xido de magnesio (MgO). Sabiendo que el calor intercambiado en la combustin del magnesio es E 601,7 kJ/mol: a) Escribe la ecuacin termoqumica completa y su diagrama energtico. b) Calcula la masa final de producto y el calor desprendido. c) Calcula el calor de combustin del magnesio en kJ/g. 6 Analiza detenidamente el grfico y explica el significado de las letras: Ea, Ea, G. a) Qu es la energa de activacin y cmo influye en la velocidad de un proceso? b) Cul de los dos procesos est catalizado y en qu consiste la accin de un catalizador? c) Se trata de una reaccin exotrmica o endotrmica? Influye el catalizador en el balance energtico?

b) Halla la velocidad media de desaparicin de A en cada intervalo, as como la velocidad media de aparicin de B a lo largo de todo el proceso. 2 Se quiere estudiar el proceso: Cl NOCl NO Cl2. El tomo de cloro y la molcula de NOCl tienen la geometra que aparece en el dibujo.

Cl

ONCl

Qu condiciones deben cumplir las colisiones para que sean eficaces? Dibuja un choque que sea previsiblemente eficaz y otro que no lo sea. 3 Relaciona los conceptos catalizador, enzima, sustrato, centro activo y veneno, con las siguientes frases que describen la accin de catalizadores. a) Protena que cataliza una reaccin en los seres vivos. b) Sustancia que bloquea el centro activo e impide que el sustrato encaje bien. c) Sustancia capaz de ser transformada por una reaccin enzimtica d) Lugar de la enzima donde se unen los sustratos y tiene lugar la reaccin catalizada por la enzima. e) Sustancia que acelera la reaccin sin consumirse en el proceso. 4 El muro: comenzando por la slaba resaltada y quitando los ladrillos que se encuentran libres por su parte superior, podrs leer la definicin de velocidad de reaccin. VE DE DAD LA CI QUI MI CON CION DUC POR DAD VO UNI PO DE REAC TO DE TIEM CION CAM CEN DE TI O PRO27

Barrera de energa Ea Energa libre

Barrera de energa

E a reactivos productos Curso de la reaccin reactivos productos Curso de la reaccin

7 Una persona necesita diariamente 9000 kJ para funcionar. Si obtuviera toda la energa de la oxidacin de la glucosa (C6H12O6), cuyo calor de oxidacin es 2803 kJ/mol: a) Qu cantidad tendra que consumir diariamente? b) Cuntos litros de CO2 (g), medido en c.n. se desprendern de ese proceso?

MI DE

UNA REAC EL BIO

LO

CA

TRA



REFUERZO

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Los compuestos de carbono

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: El tomo de carbono en la tabla peridica. Enlaces del carbono. Representacin de los compuestos del carbono. Tipos de cadenas carbonadas. Hidrocarburos: propiedades, nomenclatura de los hidrocarburos de cadena lineal. Compuestos oxigenados y nitrogenados: propiedades. Polmeros: Aplicaciones. La introduccin de la unidad se podra hacer realizando una lluvia de ideas sobre materiales de la vida cotidiana y, con la ayuda del profesor, destacar los que estn compuestos de carbono. En una puesta en comn se har hincapi de la gran cantidad y variedad de dichos compuestos que existen, tanto naturales como artificiales.

ACTIVIDAD DE GRUPOLa clase se divide en grupos de tres o cuatro alumnos para realizar modelos de las molculas ms sencillas y conocidas que se citan en la unidad. Para ello, los tomos sern pequeas esferas de plastilina de diversos colores (blanca para el hidrgeno, negra para el carbono, azul para el oxgeno y verde para el nitrgeno) y los enlaces se pueden hacer con pajitas de refresco (cortadas) o con palillos; todo ello se apoyar en un panel. Los enlaces sencillos, dobles o triples se modelan con uno, dos o tres trozos de pajitas de refresco, respectivamente. El profesor ayudar al alumnado, proporcionando imgenes de las frmulas estructurales de los diferentes compuestos.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. a) HC C CH3 b) CH3 CH O 6. Segn crece el nmero de tomos de carbono de la cadena, la temperatura de fusin aumenta. A temperatura ambiente su estado de agregacin es: C4H10 gas 7. 3-hexeno Etano 4. a) H2C b) H3C H3C H3C H3C H3C CH CH H CH3 H CH3 CH CH CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH3 8. a) Alcohol b) Cetona c) cido d) Aldehdo Pentano 1-hexino C8H18 lquido C18H38 slido

2. Hay un carbono unido con cinco enlaces, lo que es imposible, ya que es tetravalente. 3. a-2 b-4 c-1 d-3

CH3 CH2 CH CH CH2 CH3 CH3 CH3 H3C CH2 CH2 CH2 CH3 H3C CH2 CH2 CH2 C CH

9. a) Falsa b) Verdadera c) Falsa d) Verdadera 5. a) Los alcanos se caracterizan porque los tomos de carbono estn unidos por enlaces sencillos y su 10. La opcin c). frmula molecular es C2H2n 2 b) Los alquenos y los alquinos se caracterizan por- 11. La respuesta es a) y c), aminas; b) y d), amidas. que al menos hay dos tomos de carbono unidos por un enlace doble o triple y se llaman hidro- 12. a) Los polmeros son sustancias naturales o sintticas de elevada masa molecular que resultan de la unin carburos insaturados. de unidades ms simples, llamadas monmeros. c) El estado de agregacin a temperatura ambiente b) Reacciones de adicin. de los octanos es lquido y de una cadena de ms c) S. Las protenas, cidos nucleicos, almidn, celulosa de 15 tomos de carbono es slido. d) Se hacen bolsas, envases flexibles, juguetes y d) Los alquenos y los alquinos son ms reactivos que objetos moldeados, cables aislantes, pelculas los alcanos porque tienen dobles o triples enlaces.28



14ACTIVIDADES DE REFUERZO1 Escribe los enlaces necesarios entre los tomos de C, y con el O, en los siguientes compuestos. a) HC C CH3 b) CH3 CH O 2 Razona si la siguiente cadena de tomos de carbono es posible o no. H3C CH CH CH2 CH3 H3C H C C C H3C H3C C H3C CH3 3 Relaciona la frmula molecular de los siguientes hidrocarburos con su representacin semidesarrollada. a) C4H10 1) CH3 CH2 CH2 CH CH2 b) C2H2 2) CH3 CH2 CH2 CH3 c) C5H10 3) CH3 CH CH2 d) C3H6 4) HC CH 4 Completa con hidrgenos las siguientes cadenas de carbono: a) C C C C C b) C C C C C C C C C C C C C C 5 Completa las siguientes frases. a) Los alcanos se caracterizan porque los tomos de carbono estn unidos por y su frmula molecular es . b) Los alquenos y los alquinos se caracterizan porque al menos hay dos tomos de carbono unidos por y se llaman hidrocarburos . c) El estado de agregacin a temperatura ambiente de los octanos es y de una cadena de ms de 15 tomos de carbono es . d) Los alquenos y los alquinos son ms que los alcanos porque tienen . 6 Observando la siguiente tabla de temperatura de fusin de diversos hidrocarburos, qu se puede concluir? Alcanos Tfusin ( C) C4H10 138,3 C8H18 56,8 C18H38 28

Los compuestos de carbono

7 Completa la siguiente tabla con el nombre o la frmula semidesarrollada. 3-hexeno Etano H3C CH2 CH2 CH2 CH3 H3C CH2 CH2 CH2 C CH 8 Relaciona los compuestos oxigenados con su grupo funcional. 1) Aldehdos a) CH3CH2CH2OH b) CH3COCH3 2) Alcoholes c) CH3CH2COOH 3) Cetonas d) CH3CH2CHO 4) cidos 9 Indica si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas. a) Los alcoholes primarios al oxidarse forman las cetonas. b) El cido etanoico es un lquido con olor a vinagre. c) Todos los alcoholes son slidos. d) Los aldehdos poseen el grupo carbonilo (C O) en un carbono primario. 10 Cul de las siguientes propiedades no pertenecen a las aminas? a) Reaccionan con cidos fuertes para formar sales. b) Tienen olor similar a pescado en descomposicin. c) Colorean de rojo el papel pH. d) Las aminas de radicales de pocos tomos de carbono son gaseosas. 11 Indica qu compuestos nitrogenados, aminas o amidas, corresponden a cada compuesto. a) CH3CH2CH2NH2 b) CH3CONH2 c) (CH3)2NH d) NH2CONH2 12 Contesta a las siguientes preguntas: a) Qu son los polmeros? b) De qu tipo son las reacciones que dan lugar a polmeros, cuando los monmeros tienen dobles enlaces entre los tomos de carbono? c) Existen polmeros naturales? Pon ejemplos. d) Qu aplicaciones tiene el polietileno?29Fsica y Qumica 4.o ESO


REFUERZO

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La importancia de la qumica del carbono

SUGERENCIAS DIDCTICASLos contenidos bsicos de esta unidad son: Historia de los compuestos del carbono. Cientficos importantes en la qumica del carbono. La qumica del petrleo. Su origen y refinado. La industria petroqumica. Los plsticos. Clases, aplicaciones y reciclado. La qumica de la materia viva. Bioelementos. Glcidos, lpidos, protenas y cidos nucleicos. Clases, constitucin y funciones. La presentacin de la unidad se puede utilizar para mostrar los avances de la qumica en el siglo XIX y en el momento actual, para lo que se podra comentar la pgina de la revista cientfica. Posteriormente, trabajar sobre el petrleo (refinado, destilacin y craqueo), las propiedades y aplicaciones de los plsticos y la materia viva.

ACTIVIDAD DE GRUPOLa clase se divide en grupos para realizar murales y exposiciones sobre los contenidos bsicos de la unidad. El profesor proporcionar dibujos o imgenes de las frmulas de los diferentes compuestos. Sera conveniente, por ejemplo, realizar el dibujo de una torre de destilacin, sealando los intervalos de ebullicin, las cadenas semidesarrolladas de los productos destilados y sus aplicaciones, o investigar sus propiedades.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. El hexano C6H14. Su estado de agregacin a temperatura ambiente es lquido. Se utiliza como disolvente. 2. Craqueo. Consiste en la ruptura de las molculas de cadena larga, en este caso del decano, mediante altas temperaturas, en presencia de un catalizador, para formar molculas de hidrocarburos de cadena ms corta, en este caso, el octano (gasolinas) y eteno (fabricacin de plsticos). 3. a) Es una mezcla de gasolinas, que contiene un 70% de 2,2,4-trimetilpentano y un 30% de heptano. b) No. En su combustin se produciran muchas explosiones. 4. a) Termoestasbles. b) Elastmeros. c) Termoplsticos. 6. a) PVC: policloruro de vinilo. PE: poliestireno. PETE: tereftalato de polietileno. Para facilitar la separacin de los distintos tipos de plsticos. b) El nmero indica el tipo de polmero de que est hecho. El PETE, ya que cuanto ms bajo es el nmero correspondiente al cdigo SPI, ms fcil es el reciclado. 7. N A O I R R E T B D 0 R R O F F O N S U G O O Z E F A N H I D R O G E N O O N E G I X O C

GLCIDOS 8. 5. Procesos mecnicos. Las piezas usadas se recogen, se clasifican, se trituran, se funden y se convierten en otros artculos con propiedades idnticas a las DISACRIDOS MONOSACRIDOS POLISACRIDOS del material original. glucosa Procesos qumicos. Se regeneran los constituyentes lactosa sacarosa fructosa galactosa bsicos de los plsticos, es decir, se degradan los celulosa glucgeno almidn polmeros a pequeos hidrocarburos y dixido de ribosa carbono. 9. Glcidos: fructosa, celulosa y almidn. cido nucleico: ARN. Lpidos: cidos biliares y colesterol. Uso energtico. Los plsticos usados pueden utiliProtenas: albmina y queratina. zarse como combustibles, controlando las emisiones a la atmsfera. El poder calorfico del plstico es 10. ADN: la adenina, la guanina, la citosina y la timina. equivalente al del gas natural o al fuel. ARN: la adenina, la guanina, la citosina y el uracilo.


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15ACTIVIDADES DE REFUERZO1 De los siguientes hidrocarburos, C6H14, C8H20, C3H8 y C18H36, cul pertenece al grupo de las naftas? En qu estado de agregacin se encuentra a temperatura ambiente? Para qu se utiliza? 2 Uno de los principales usos del petrleo es la produccin de gasolina, pero la fraccin de la misma que se genera en la destilacin fraccionada es pequea, por ello en el refinado del petrleo se utiliza otro proceso para aumentar su produccin. Cmo se llama dicho proceso? Explica en qu consiste mediante la siguiente reaccin. C2H4 C10H22 C8H18 3 Contesta a las siguientes cuestiones: a) Qu significa que una gasolina tiene 70 octanos? b) Se utiliza este tipo de gasolina en los coches? Qu sucedera? 4 Identifica cada una de las siguientes caractersticas con la clase de plsticos: termoplsticos, termoestables y elastmeros. a) Son plsticos que al calentarlos por primera vez se reblandecen y se pueden moldear, pero una vez que se enfran, permanecen duros y no es posible volver a moldearlos. b) Son plsticos que se alteran fcilmente, recuperando su forma inicial cuando cesa la causa de la deformacin. c) Son plsticos que se ablandan con las altas temperaturas y al enfriarse se vuelven rgidos. Este proceso puede repetirse las veces que sea necesario. 5 Completa las siguientes frases sobre el reciclado de los plsticos. Una manera de disminuir los residuos plsticos consiste en recuperar los residuos mediante diversos procesos: Procesos . Las piezas usadas se recogen, se , se trituran, se y se convierten en con propiedades a las del material original. Procesos . Se regeneran los de los plsticos, es decir, se degradan los a pequeos y dixido de carbono. Uso energtico. Los plsticos usados pueden utilizarse como , controlando las . El poder del plstico es al del gas natural o al fuel. 6 Los cdigos SPI de tres plsticos son los siguientes:1 3- PVC 5- PP PETE

La importancia de la qumica del carbono

a) De qu tipo de plsticos se trata? Para qu se establecen estos cdigos? b) Qu indica el nmero? Cul de los tres es ms fcil de reciclar? 7 En la siguiente sopa de letras, encuentra los bioelementos primarios. A M U T C H O P U M S E R B O N U L H R D R Y R O H E F H C F C E B C U O T I E G U R D Q S I A D O A A O I F O D E R N C I N 0 E Q O M O E P O R C S R C E G G O E R F U Z A E I O C O B A L T O N X N I T R O G E N O O

8 Completa el siguiente mapa conceptual de los glcidos.GLCIDOS

POLISACRIDOSglucosa lactosa almidn

9 Asocia a cada una de las sustancias siguientes el principio inmediato correspondiente: fructosa, celulosa, cidos biliares, albmina, colesterol, queratina, ARN y almidn.

10 Los cidos nucleicos estn formados entre otras molculas por una base nitrogenada. Identifica entre las siguientes bases nitrogenadas, cules pueden constituir el ADN y cules el ARN.

C Citosina

T Timina

U Uracilo

A

G

Adenina

Guanina


31


AMPLIACIN

AMPLIACIN

1


SUGERENCIAS DIDCTICASAlgunos contenidos para profundizar en esta unidad son: Uso elemental de los vectores en la descripcin del movimiento. Problemas de m.r.u. de dos mviles simultneos. Pueden diferenciarse dos tipos de actividades: unas, de profundizacin en los contenidos explicados, con un grado de dificultad ms elevado, y que suelen resolverse en la pizarra; otras, de carcter ms abierto y diverso para alumnos intelectualmente muy inquietos y que realmente s suponen una ampliacin en los contenidos de la unidad.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1.vi ri r Y rf12 r4 10 8 r3 6 4 r2 2 r1 2 4 6 8 10

5.

Tiempo t (s)

0

1

2

3

4

Posicin r (m) (0, 0)

(2, 3) (4, 6)

(6, 9) (8, 12)

vf

X

2. a) Verdadero

b) Falso

c) Falso a) El movimiento es rectilneo. b) En la grfica se aprecia que cada segundo recorre igual espacio, por lo que se deduce que el movimiento es uniforme. 6. Las ecuaciones de posicin son: s1 s2 35 (t 31t 8)

3. a) Calculamos el tiempo que invierte en recorrer la distancia indicada: e1 e2 50 50 t t1 t2 150 s v1 v2 0,5 1 Su velocidad media ser: e 100 vm 0,67 cm/s. t 15 0 b) Calculamos el espacio recorrido en el tiempo reseado: e e1 e2 v1 t1 v2 t2 0,5 30 1 30 45 cm Su velocidad media ser: e 45 vm 0,75 cm/s. t 60 c) En el primer apartado la velocidad media no coincide con la media aritmtica de las dos velocidades que se aportan como datos. En el segundo apartado, s. 4.Tiempo t (s) 0 1 2 3 4

Cuando la polica d alcance al otro automvil, ambas posiciones sern iguales: 35 (t 8) 31t t 31 70 70 s

El espacio recorrido por ambos mviles es: s1 s2 2170 m

Posicin r (m) (0, 0)Y16 14 12 10 8 6 4 2

(2, 1) (4, 4)

(6, 9) (8, 16)

r4 r3 r22 4 6 8 1012

X

a) Movimiento curvilneo (la trayectoria es una parbola). b) En la grfica se aprecia que cada segundo no recorre igual espacio, por lo que el movimiento es variado.Fsica y Qumica 4.o ESO

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1ACTIVIDADES DE AMPLIACIN1 Un satlite artificial gira en torno a la Tierra describiendo una rbita circular. Consideremos un recorrido de un cuarto de vuelta, como se aprecia en la figura. Tomando como origen del sistema de referencia el centro terrestre (hipottica ubicacin del observador), representa los vectores de posicin inicial, posicin final, desplazamiento y velocidad instantnea en esos dos puntos.


(2t, t2), don4 El vector posicin de un mvil es r (t) de t se mide en segundos y r en metros. Representa en el plano XY las posiciones que ocupa en los instantes t 0, t 1, t 2, t 3yt 4 s. a) Es un movimiento rectilneo o curvilneo? b) Es uniforme o variado? 5 Repite la actividad anterior para el vector posicin r (t) (2t, 3t). 6 Un coche de polica persigue a otro automvil que se ha saltado una seal de stop. El primero circula a 35 m/s y el otro a 31 m/s. Si la polica pasa por el stop con 8 s de retraso, cunto tiempo tarda en alcanzarlo? Qu distancia recorre?

2 Indica qu afirmaciones son ciertas y cules no: a) Si el mdulo de la velocidad es constante, el movimiento puede ser curvilneo. b) Si la direccin de la velocidad es constante, el movimiento puede ser curvilneo. c) Si el vector velocidad es constante, el movimiento puede ser curvilneo. 3 Calcula la velocidad media de un caracol en los dos siguientes casos: a) Recorre un espacio de 1 m: 50 cm a 0,5 cm/s y los otros 50 cm a 1 cm/s. b) Se mueve durante 1 min, los primeros 30 s a 0,5 cm/s y los otros 30 s a 1 cm/s. c) Qu conclusin extraes?

7 Te proponemos un par de animaciones en internet sobre dos aspectos tratados en la unidad: Diferencia entre el desplazamiento y el espacio. http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/ document/applets/Hwang/ntnujava/xva/xva_s.htm Distancia de seguridad y tiempo de reaccin. http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/ document/applets/Hwang/ntnujava/carDistance/ carAccident_s.htm Si te animas, puedes navegar en la red, descubrir otras pginas sobre cinemtica y preparar una exposicin para tu clase.


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AMPLIACIN

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SUGERENCIAS DIDCTICASAlgunos contenidos para profundizar en esta unidad son: Clculo del desplazamiento y del espacio recorrido en un mrua. Aceleracin total: suma vectorial de la tangencial y de la normal. Problemas de mayor complejidad sobre mrua y mcu.

SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS1. a) La velocidad inicial es 6 m/s y la aceleracin 2 6 2t. m/s2, luego v b) v 0 0 6 2t t 3 s. c) Posicin: s(t 4) 5 6 4 42 13 m. Desplazamiento: s s(t 4) s(t 0) 13 5 8 m. Espacio recorrido: hay que tener en cuenta que en t 3 s invierte su sentido de marcha: e | s(t | 14 3) 5| s(t 0) | | s(t 14 | 19 4) 1 s(t 3) | 5. a) Cierto, siempre que la aceleracin tenga el mismo signo que la velocidad inicial. b) Falso, si se dobla el tiempo de cada se cuadruplica la longitud de descenso. c) Cierto. Si se suelta un cuerpo desde el reposo y tarda un tiempo t en caer, en la primera mitad del 1 tiempo recorre del total: 4 1 t 2 1 1 2 1 s1 g gt s . 2 2 4 2 4 Como en la segunda mitad tiene que recorrer los 3 del total, se cumple el enunciado. 4 6. a) Las ecuaciones de posicin los mviles son: 1 1 2 9,8t1; s2 50 10t2 9,8t2 s1 50 10t1 2 2 2 Cuando el objeto llega al suelo, la posicin es 0: 1 2 9,8t1 t1 4,37 s 0 50 10t1 2 1 0 50 10t2 9,8t2 t2 2,33 s 2 2 10 9,8 4,37 32,86 m/s b) v1 v2 10 9,8 2,33 32,86 m/s Ambas velocidades son idnticas, llegan al suelo con la misma velocidad. c) El desplazamiento es de 50 m para los dos objetos. El espacio recorrido por el segundo tambin es 50 m, pero no coincide para el primero, ya que la velocidad inicial y la aceleracin tienen signo opuesto. En este caso, el espacio recorrido, como se comprueba, es 60,2 m.

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10 m

2. La nica afirmacin falsa es la c), puesto que v v0 vm solo se cumple si e y s coinciden, es 2 decir, cuando v0 y a tienen igual signo. 3. La respuesta es a) y c). En el primero, la aceleracin tangencial aumenta el mdulo de la velocidad y en el tercero lo disminuye. El diagrama b) representa un m.c.u. 4. Desde la parte superior de la ventana: s Desde la parte inferior: s 2 1 g(t 2 1 2 gt . 2 0,3)2.

Resolvemos por sustitucin: 1 2 1 gt 2 g(t 0,3)2 t 0,53 s 2 2 La distancia que recorre el tiesto, medida desde la parte inferior de la ventana, es: s 2 1 2 9,8 (0,53 0,3)2 3,38 m


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2ACTIVIDADES DE AMPLIACIN1 Un mvil se desplaza segn la ecuacin s 5 6t t2, donde las magnitudes vienen dadas en el SI. a) Escribe su ecuacin de la velocidad. b) En qu instante se anula la velocidad? c) Calcula la posicin, el desplazamiento y el espacio recorrido en t 4 s. 2 Solamente una de las siguientes afirmaciones es falsa. Razona cul. En un mrua a) la grfica s-t siempre es una parbola. b) la grfica s-t2 puede ser una recta. c) la velocidad media es siempre la semisuma de la velocidad inicial y la final. d) el desplazamiento y el espacio recorrido coinciden cuando v0 y a tienen igual signo. e) la aceleracin media y la instantnea coinciden. 3 Razona cul o cules de los tres diagramas representa la aceleracin total de un movimiento circular variado en el que el mvil gira en el sentido de las agujas del reloj.a


5 Galileo (1564-1642) recibi una herencia cientfica, en la que pudo haberse inspirado, aunque no siempre fue acertada. Comprueba si los enunciados que se sintetizan a continuacin son verdaderos o falsos: a) El espacio recorrido por un mvil animado de mrua equivale al que recorrera el mismo mvil en un mru cuya velocidad fuese igual a la que tiene en el instante medio del tiempo transcurrido durante el movimiento acelerado. Teorema del Merton College; Nicols de Oresme (1325-1382). b) En la cada libre, cada vez que se dobla la cantidad de tiempo se dobla la longitud de descenso. Leonardo da Vinci (1452-1519). c) La cada libre es un mrua y la distancia recorrida en la primera mitad del

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