Sean todos y todas bienvenidos a esta entrada de Ciencias Naturales, redactada y empleada por estudiantes del 6to B de Matemáticas y Tecnología.
Aquí se encuentran diferentes temas los cuales son los siguientes:
1- Ley de gravitación
2- Ley de Hooke
3- Tipos de energía
4- Conservación de la energía
5- Degradación de la energía
6- Conservación de cantidades de energía
Diario
reflexivo sobre el aprendizaje de ciencias
Física
Resumen
La enseñanza –aprendizaje de las ciencias físicas, presenta
problemas que ya habían sido descritas décadas atrás. Los principales
radicarían, en una enseñanza unidireccional, centrada en el docente, expositiva
y memorística. Además, en la falta de motivación y de técnicas de estudio de
los estudiantes. Esto se originaria por falta de comprensión de cómo se
construye el aprendizaje desde la estructura e historicidad de cada individuo,
y de la poca capacidad de innovación de los docentes, que a su vez se ven limitados
por factores extremos como técnicas dentro de ellas, la mayor de mayor éxito
seria el aprendizaje mediante indagación centrada en el desarrollo de
habilidades, la comprensión del contenido, la contextualización, la
alfabetización científica y la investigación que realizan físicos profesionales.
Introducción
Las ciencias físicas no están destinada única, ni
principalmente, a preparar a los jóvenes que más adelante se orientan hacia
carreras científicas y técnicas, sino a desarrollar su sentido de pertenencia a
la sociedad de la que son partes y al territorio en que habitan. La enseñanza
de las ciencias físicas está destinada principalmente a la formación de los
jóvenes, a promover en todo su potencial, la tolerancia ante nuevas ideas, la
responsabilidad intelectual y social, la capacidad relacionadora de los hechos
que rodena la vida del ser humano.
Ponemos una especial atención sobre estos aspectos de la
formación escolar porque consideramos que el desarrollo consiste esencialmente
en la preparación para comprender el mundo físico y social y sus relaciones recíprocas
y en la libertad para elegir la manera de ser parte de ellos.
Ley de
gravitación
Es una ley física clásica que describe la interacción
gravitacional entre distintos cuerpos con la masa que fue formulada por Isaac
newton en su libro Philosophiæ
naturalis principia mathematica, publicado el 5 de julio de 1687, donde establece
por primera vez una relación proporcional (Deducida empíricamente de la
observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa.
Así, Newton dedujo que la fuerza con
que se atraen dos de sus masas dividido por la distancia
entre ellos el cuadrado.
Fórmula
Ley de Hooke
Robert Hooke fue un científico inglés, considerado uno de los científicos experimentales más importantes de la historia de la ciencia, polemista incansable con un genio creativo de primer orden.
¿Qué es la ley de
Hooke?
La ley elástica de Hooke, o simplemente Ley de Hooke, es el
principio físico entorno a la conducta elástica de los sólidos. Fue formulada
en 1660 por el británico Robert Hooke, contemporáneo del célebre Isaac Newton.
El precepto teórico de esta ley es que el desplazamiento o la
deformación sufrida por un objeto sometido a una fuerza, será directamente
proporcional a la fuerza deformante o a la carga. Es decir, a mayor deformación
o desplazamiento.
La ley de Hooke es sumamente importante en diversos campos, como
en la física y el estudio de resates elásticas. Es un concepto fundamental para
la ingeniería y la arquitectura, la construcción y el diseño, ya que permite
prever la manera en que la fuerza prolongada o un peso alterara las dimensiones
de los objetos en el tiempo.
Se dice que esta ley fue publicada por Hooke bajo la
forma de un misterioso anagrama (ceiiinosssttuv),
del cual puede reconstruirse el enunciado en latín de su ley, porque tenía miedo
de que alguien pudiera adueñarse ilegalmente de su descubrimiento. Un par de
años más tarde, sin embargo, hizo públicos sus hallazgos.
La fórmula más común de la ley
de Hooke es la siguiente:
F = -k. ΔL
Donde:
- F es la fuerza
deformante
- ΔL es la
variación que experimenta la longitud del resorte, ya sea una
compresión o extensión.
- k es la
constante de proporcionalidad bautizada como constante de resorte,
generalmente expresada en Newtons sobre metros (N/m).
Para el
cálculo de ΔL, es decir, la deformación del objeto, es necesario conocer la
longitud inicial (L0) y la final (Lf).
Aplicaciones de la ley de
Hooke
La
ley de Hooke es sumamente útil en todos aquellos campos en los que se requiere
del conocimiento pleno
de la capacidad elástica de los materiales. La ingeniería, la arquitectura y la construcción son las disciplinas en las que es usada más frecuentemente.
Por
ejemplo, esta ley permite predecir el efecto que el peso de los automóviles tendrá sobre un
puente y sobre los materiales de los que está hecho (como
el metal).
También permite calcular el comportamiento de un fuelle o un conjunto de
resortes, dentro de alguna máquina específica o aparato industrial.
Cantidad de movimiento lineal
La cantidad de movimiento, momento lineal, ímpetu o momentum es
una magnitud física derivada de tipo vectorial que describe el movimiento de un
cuerpo en cualquier teoría mecánica. En mecánica clásica, la cantidad de
movimiento se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en
un instante determinado.
La cantidad de movimiento obedece a una ley de conservación, lo
cual significa que la cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o
sea uno que no es afectado por fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas internas no
son disipadoras) no puede ser cambiada y permanece constante en el tiempo.
En el enfoque geométrico de la mecánica relativista la
definición es algo diferente. Además, el concepto de momento lineal puede
definirse para entidades físicas como los fotones o los campos
electromagnéticos, que carecen de masa en reposo.
Formula
P=mw
P= momento
M= masa
V= velocidad
Movimiento rotacional
Rotación es el movimiento de cambio de orientación de un cuerpo
o un sistema de referencia de forma que una línea (llamada eje de rotación) o
un punto permanece fijo.
La rotación de un cuerpo se representa mediante un operador que
afecta a un conjunto de puntos o vectores. El movimiento rotatorio se
representa mediante el vector velocidad angular, que es un vector de carácter
deslizante y situado sobre el eje de rotación. Cuando el eje pasa por el centro
de masa o de gravedad se dice que el cuerpo gira sobre sí mismo.
En ingeniería mecánica, se llama revolución a una rotación
completa de una pieza sobre su eje que en astronomía se usa esta misma palabra
para referirse al movimiento orbital de traslación de un cuerpo alrededor de
otro.
En física no tiene nada que ver el esfuerzo físico con el
trabajo. Realizar un trabajo en físico no implica aplicar una fuerza sobre un
cuerpo y desplazarlo, como consecuencia de esta acción, el trabajo es un modo
de transferir energía de un cuerpo a otro.
El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con
la letra W y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (j)
en el sistema internacional.
Energía potencial
Es la energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para
realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración
puede presentarse como:
·
Potencial gravitatoria
·
Potencia electroestática
·
Potencia elástica
El desplazamiento angular de un objeto determina la cantidad de
rotación del mismo y es descrito por la siguiente formula: Δ θ=θ_2-θ_1. El
desplazamiento angular se mide en radianes (rad), aunque también se puede medir
en revoluciones (rev).
Variación de energía y
trabajo
La energía es una propiedad que tienen los cuerpos, que les
permite realizar transformaciones en ellos mismos o en otros cuerpos. su unidad
en el sistema internacional es el julio (j).
Existen distintas formas de energías.
·
Mecánica (cinética, potencial, elástica)
·
Eléctrica
·
Nuclear
·
Térmica
·
Radiante
Diferentes tipos de
energía
Energía se manifiesta de diferentes maneras recibiendo así
diferentes denominaciones según las acciones y los cambios que puede provocar.
Energía mecánica: Es aquella relacionada
tanto con la posición como con el movimiento de los cuerpos y, por tanto,
involucra a las distintas energías que tiene un objeto en movimiento.
Formula
Em= Donde Em es la energía mecánica (J).
Ep + Ec= Ep la energía potencial (J) y Ec la energía cinética
(J).
Energía potencial: hace referencia a la posición que ocupa una
mesa en el espacio.
Formula
Ep= Donde m es la masa(kg), g la gravedad de la tierra (9,81
m/s2), es altura (M) y Ep la energía potencial (J=kg.m2 k.2
Ep
M.G.H
Energía cinética: Por su parte se
manifiesta cuando los cuerpos se mueven y está asociada en la velocidad.
Formula
Donde m es la masa (kg), v la velocidad (m/s) y Ec la energía
cinética (j=k.gm2/s2)
Energía interna: Se manifiesta a partir
de una temperatura. Cuando más caliente este un cuerpo, más energía interna tendrá.
Energía térmica: Se asocia con la
cantidad de energía que pasa de un cuerpo caliente a otro más frio, manifestándose
mediante el calor.
Energía electromecánica:
Esta
energía se atribuye a la presencia de un cuerpo electromagnético general a
partir del movimiento de partículas eléctricas y magnéticas moviéndose y ascendiendo
a la vez.
Energía química: Se manifiesta en
determinadas reacciones químicas en las que se forman o rompen enlaces químicos.
El carbón, el gas metano y el funcionamiento de las baterías son algunos
ejemplos del uso de esta energía.
Energía nuclear: Es la que se genera al
interactuar los átomos entre sí. Puede liberarse
a través de su rotura, lo que se conoce como fisión, o de su unión, la que se
denomina fusión.
Conservación de la energía
¿Qué es conservación de
energía?
El Principio de Conservación de la Energía, también conocido
como el Primer principio de la termodinámica, establece que la cantidad total
de energía en un sistema físico aislado permanecerá siempre igual, excepto
cuando se transforme en otros tipos de energía.
Esto se resume en el principio de que la energía en el universo
no puede ni crearse ni destruirse, únicamente transformarse en otras formas de
energía, como puede ser la energía eléctrica en energía calórica o en energía
lumínica. De allí que, al realizar ciertos trabajos o en presencia de ciertas
reacciones químicas, la cantidad de energía inicial y final parecerá haber
variado si no se tienen en cuenta sus transformaciones.
Degradación de la energía
La energía no se crea ni se destruye, solo se trasforma. En
cualquier proceso, la cantidad total de energía del universo se mantiene
constante. Ahora bien, la cantidad de esta energía disminuye, esto quiere decir
que después de cada trasformación la energía resulta menos aprovechables para
realizar nuevas trasformaciones: la energía se degrada.
Formula
Trabajo
W = f – s = f – s. cos ɸ
Potencia
Energía cinética
De acuerdo al principio de conservación de la cantidad de calor
determinada, esta será siempre igual a la diferencia entre el aumento de la cantidad
de energía interna (Δᴜ) más el trabajo (W)
efectuado por dicho sistema. De esa manera, tenemos la formula, θ=Δᴜ+w, de donde se desprende que Δᴜ = θ – W.
Este
principio aplica también al campo de la química, pues la energía involucrada en
una reacción química tenderá a conservar siempre, al igual que la masa, excepto
en los casos en que esta última se transforma en energía, como lo indica la
famosa formula de Albert Einstein de E = M - C2, donde E es energía,
M es masa y C la velocidad de la luz.
La energía,
entonces, no se pierde, como se ha dicho ya, pero realizar un trabajo, conforme
a la segunda ley de la termodinámica: la entropía de un sistema tiene el
incremento a medida que transcurre el tiempo, es decir, los sistemas tienen
irremediablemente al desorden.
Conservación de las
cantidades de movimiento
La conservación de la cantidad de movimiento de un cuerpo
equivale al principio de inercia. Si la resultante de las fuerzas que actúan sobre
el cuerpo es nula, su momento lineal o cantidad de movimiento es constante y si
la masa del cuerpo es constante, su velocidad también lo es.
Recuerda el teorema de impulso mecánico: F⃗ ⋅△t=△p⃗
Si te fijas, la conservación de la cantidad de movimiento de un
cuerpo equivale al principio de inercia. si la resultante de las fuerzas que actúan
sobre el cuerpo es contante si la masa del cuerpo es constante, su velocidad también
lo es.
¿Cuáles competencias se
desarrollaron para el aprendizaje?
Durante este aprendizaje del segundo cuadernillo para aprender
en casa he desarrollado las siguientes competencias: La proposición que permite
construir nuevos significados y proponer acciones y asumirlas responsable-mente previniendo
sus consecuencias posibles.
Interpretación: Que hace posible apropiar representaciones del
mundo y, en general, la herencia cultural.
Cada área del conocimiento desarrolla formas particulares de
comprender los fenómenos que le son propios y de indagar acerca de ellos.
El área de ciencias naturales ha propuesto competencias (en química,
física y biología)
que, en su conjunto, intentan mostrar como el estudiante
comprende y usa el conocimiento de las ciencias para dar respuestas a sus preguntas,
ya sean de carácter disciplinar, metodológico y actitudinal.
Conclusión
La formación de futuros docentes de ciencias física, debería
centrarse en fomentar una triada de conocimientos disciplinares para una
adecuada contextualización del mismo, y de habilidades pedagógicas, así es
necesario una constante reflexión y auto evaluación del que hacer docente.
De este modo, la mayoría de las clases de físicas se centran en
la explicación de un concepto, y la ejercitación y resolución matemática de
problemas típicos, más que en la comprensión y visualización del concepto.
Entonces, la enseñanza y aprendizaje de física se vería
facilitada por la experimentación en el aula, la explicación de la importancia
de su explicación y en el auto cuidado y el cuidado del medio, resulta vital
para la comprensión de la asignatura y la motivación de los estudiantes, un
adecuado desempeño (saber explicar, ser entretenidos crean vínculos con los
estudiantes)
Identificar: capacidad para reconocer y diferenciar fenómenos,
representaciones y preguntas pertinentes sobre estos fenómenos.
Indagar: capacidad para plantear preguntas y procedimientos
adecuados y para buscar, seleccionar, organizar e interpretar información
relevante para dar respuestas a esas preguntas.
Explicar: capacidad para conocimiento. construir y comprender
argumentos, representaciones o modelos que den razón de fenómenos.
Comunicar: capacidad para escuchar, plantear puntos de vista y
compartir conocimiento.
Trabajar en equipo: capacidad para interactuar productiva-mente
asumiendo compromisos.
Disposición para reconocer la dimensión social del conocimiento.
Disposición para adoptar la naturaleza cambiante del
conocimiento.
Fuentes:
Ley de gravitacion: https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_gravitaci%C3%B3n_universal
Ley de Hooke: https://concepto.de/ley-de-hooke/#ixzz6rsBf9NBU
Tipos de energia: https://concepto.de/energia/
Conservacion de la energia: https://concepto.de/principio-de-conservacion-de-la-energia/
Degradacion de la energia: http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/degradacion.htm?3&2
