Formación Competencias y Componentes Saber Ciencias Naturales

Ciencias Naturales 51 Nota: El agua es polar. A continuación presentaremos un ejemplo de la competencia “Indagación” Se tienen diferentes compuestos químicos, con las características que se muestran a continuación. Compuesto Polar Densidad ( kg/m³) Estado Cl2 NO 3,214 Gaseoso Oxígeno molecular NO 1,429 Gaseoso Etanol SÍ 789 Líquido Acetona SÍ 791 Líquido Para formar una mezcla homogénea con agua se debe usar A. gas cloro y etanol. B. oxígeno y acetona. C. etanol y acetona. D. solamente etanol. La clave a esta pregunta es la C ¿Por qué? Otro de los aspectos muy importantes respecto a este tema, son los diferentes métodos de separación que se pueden emplear en mezclas. Éstos se muestran en el cuadro que se encuentra en la parte inferior. ACTIVIDAD: Investiga en qué consiste cada uno de los métodos de separación y enumera aquellos que normalmente empleas en casa. Métodos de separación de mezclas Filtración Cromatografía Imantado Cristalización Destilación Homogéneas Heterogéneas Decantación Tamizaje Un ejemplo de pregunta relacionada con esta temática es la que se muestra a continuación, la cual hace parte de la competencia “Uso comprensivo del conocimiento científico”. En la industria de bebidas alcohólicas, se emplean distintas etapas para obtener alcohol a la concentración adecuada. En la producción de aguardiente por ejemplo se tiene una mezcla de agua y etanol. Si se requiere concentrar el alcohol es necesario A. filtrar. B. decantar. C. cristalizar. D. destilar. Como ves, estamos hablando de una mezcla homogénea que además es líquida, por lo que es adecuado emplear calor para evaporar, y luego condensar. A este proceso se le conoce como destilación.

52 Soluciones Podemos decir que una solución es una mezcla homogénea en estado líquido. Para el ICFES es muy importante que manejes con destreza ciertos conceptos que se requieren para la prueba. A continuación se muestra cómo se clasifican las soluciones: Soluciones Insaturadas Saturadas Sobresaturadas Hay menor cantidad del soluto que puede disolver el solvente Hay la cantidad exacta de soluto que se puede disolver en el solvente Hay mayor cantidad de soluto, el cual no se disuelve del todo en el solvente. Se forma precipitado. Recuerda que el soluto por lo general se encuentra en menor proporción con respecto al solvente, y el solvente universal es el agua. Otro concepto muy importante es la SOLUBILIDAD, la cual es la capacidad que tiene un soluto de disolverse en un solvente, éste depende de la temperatura y se expresa en “gramos del soluto/100 g de agua”, tal como se muestra en el gráfico. X Y g soluto/100 g solvente Temperatura (°C) Solución insaturada Solución saturada Solución sobresaturada Como puedes ver, mientras los valores se encuentren en la curva (es el caso de Y y X), estamos hablando de una solución saturada. Mientras que si nos encontramos con valores que den a la izquierda o derecha, tendremos una solución sobresaturada e insaturada respectivamente. Aprender a leer esta curva es fundamental para dar solución a algunas preguntas de la prueba SABER ciencias. Te darás cuenta además que para soluciones líquidas, la temperatura es directamente proporcional a la solubilidad. En el caso de las mezclas líquido-gas, la solubilidad aumenta en tanto se aumente la presión. A continuación, daremos un ejemplo correspondiente a la competencia “Indagación”. Se tiene la curva de solubilidad de una sal en agua. • Si se tiene en un recipiente 120 g de la sal y 200 mL de agua a una temperatura de 30°C (densidad del agua es 1g/mL), es correcto afirmar que A. se formará un precipitado. B. la solución está saturada. C. el soluto está saturado. D. se formarán nuevos compuestos. ¿Ya tienes la respuesta? Para responder sabrás que en una solución, los compuestos no reaccionan químicamente, por lo tanto se descarta la opción D. Por otra parte, sabiendo la densidad del agua (masa/ volumen) podemos deducir que hay 200 g de agua y 120 g de soluto, o lo que es lo mismo, 100 g de Temperatura (°C) 25 20 40 60 80 50 75 100 125 g de soluto/100 g de solvente100

Ciencias Naturales 53 agua y 60 g de soluto, para el cual (según el gráfico) se requieren más de 70°C para que se solubilice en su totalidad. En dicho caso solo se disolverá una parte y la otra formará un precipitado. Ojo, hay un distractor, el cual es la opción C, pero debes darte cuenta que habla de un soluto saturado, lo cual no tiene sentido. En este orden de ideas, la opción correcta es la A. Ahora, hablaremos de cómo se expresa la cantidad de soluto en un solvente, a lo cual denominamos CONCENTRACIÓN. Hay muchas maneras de expresarlas, y es importante que sepas la diferencia entre una y otra. Unidades de Concentración Fórmula Molaridad (M) M = moles del soluto (n) litros de la solución (l) Molalidad m = moles del soluto (n) kg del solvente Normalidad N = equivalente gramo del soluto (eqg sto*) litros de la solución (l) Porcentaje peso-peso % P = masa del soluto x100% P masa de la solución Porcentaje peso-volumen % P = masa del soluto x100% V litros de la solución Porcentaje volumen-volumen % V = volumen del soluto x100% V volumen de la solución Partes por millón ppm= miligramos del soluto kilogramos o litros de la solución *El equivalente gramo del soluto= peso equivalente (PE) en gramos. Otro dato muy importante, es la fórmula que permite determinar concentraciones antes o después de realizar una dilución. Por ejemplo, si se tiene un recipiente con un litro de solución salina 1 M (C1), y de éste se toman 10 mL (V1) los cuales se diluyen a 1 L de solución (V2) ¿Cuál será la concentración final? Para responder a esta pregunta, hacemos uso de una ecuación muy importante en soluciones C1V1 = C2V2 Resolviendo te darás cuenta que C2=1/100 C1, o sea 0,01 M. Gases Para el ICFES este es un tema que nunca falta en la prueba SABER. Para resolver preguntas de este tipo es necesario que aclares los conceptos relacionados con las leyes de los gases, las cuales relacionan las variables temperatura (T), volumen (V), presión (P) y moles (n). Ley Fórmula Boyle (T constante → Isotérmico) P1 V1 = P2 V2 Charles (P constante → Isobárico) V1 T2 = V2 T1 Gay-Lussac (Volumen constante) P1 T2 = P2 T1 Combinada P1 V1 = P2 V2 T1 T2 Gases ideales PV = nRT P en atmósferas ó mmHg, Volumen en mL ó L, Temperatura en K, R=0,082 atm x L/mol x K.

54 A continuación, presentaremos un ejemplo que hace parte de la competencia “Uso comprensivo del conocimiento científico”. Se tiene un gas en condiciones normales (T=25°C y P=1 atm). Se empieza a aumentar la presión del sistema manteniendo el volumen constante. El gráfico que mejor representa lo mencionado anteriormente es A. B. C. D . Temperatura (°C) Presión (atm) Temperatura (°C) Presión (atm) Temperatura (°C) Presión (atm) Temperatura (°C) Presión (atm) Se aplica la ley de Gay Lussac, la cual no te tienes que saber de memoria. Solo piensa en que si se mantiene constante el volumen del gas, el aumento de la presión empieza a aumentar la energía cinética de los átomos que empiezan a chocar entre sí, y con ello hay un aumento de temperatura asociado. En tal caso la presión es directamente proporcional a la temperatura, lo cual matemáticamente se representa con una línea recta. Por tanto la opción es la B. Elabora 1. A continuación, se muestran distintos tipos de mezclas ¿Cuál es el método ideal para separarlas? ¿Por qué? • Agua de mar. • Agua y aceite. • Etanol al 20% v/v. • Arena y partículas de hierro. • Tinta de color negro (usualmente es una mezcla de varios colores para formar esa tonalidad).

Ciencias Naturales 55 2. Se tienen 20g de ácido acético en 1L de solución. Determinar la concentración de la dilución en términos de • molaridad. • normalidad. • normalidad. • ppm. • %V/V. • %P/P. • %P/V. 3. Si se aumenta la presión en una mezcla líquido-gas, es probable que A. el gas se empiece a escapar del líquido, como el caso de las bebidas carbonatadas. B. el líquido empiece a cambiar de estado y a reaccionar con el gas que está allí. C. el gas aumente su solubilidad en el líquido, así se envasan los refrescos carbonatados. D. se presente una condensación del gas que se encuentra al interior del líquido. 4. ¿Qué ocurriría si encendieras un cerillo en una caja que se encuentra totalmente llena de metano? ¿Se encendería? 5. El ácido acético es un compuesto orgánico bastante útil a nivel industrial. Es empleado en las fábricas de alimentos como desinfectante y conservante. Se obtiene a partir de alcoholes, tal como se muestra en la reacción a continuación C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O Si se tienen 40 gramos de oxígeno y 20 gramos de etanol ¿Cuántas moles de ácido acético se formarán? 6. De la reacción química anterior ¿Cuál es el reactivo límite? ¿Cuál es el reactivo en exceso? 7. Uno de los ejemplos más comunes respecto a la aplicación de las leyes de los gases es la de una lata de refresco carbonatado, en cuya fabricación se emplea CO2. Cuando se abre dicha lata, las burbujas de CO2 empiezan a desplazarse hacia la superficie. Esto ocurre porque A. hay un cambio de presión en el interior del envase, haciendo que el gas se escape. B. hay una variación de temperatura, lo cual hacer que se genere efervescencia. C. las presiones parciales de la bebida y el gas se igualan a un tiempo determinado T. D. el volumen que ocupa el gas al interior, intenta expandirse para ocupar la atmósfera. 8. Se tiene una mezcla de dos líquidos inmiscibles entre sí, S y T. Se agrega un sólido que se disuelve en ambos líquidos, y se somete la mezcla a un proceso de decantación, quedando dos soluciones en recipientes diferentes. A temperatura ambiente, S se evapora con el pasar del tiempo, dejando al sólido en forma de cristales en uno de los recipientes. Si se somete a la mezcla entre S, T y la sal a un proceso de destilación se puede afirmar que A. el primero en evaporarse será T. B. T reaccionará con el sólido. C. se evaporará primero la sustancia S. D. la sal quedará en la solución destilada. (Peso molecular del ácido acético 60,05 g/mol y Densidad 1,05g/cm3.)

56 Resumen Capítulo 2 La materia El átomo está formado por protones (+), electrones (-) y neutrones. Los protones nunca cambian su número. Z → Número atómico A → Masa atómica (Protones +neutrones). Isótopo: cambio en el número de neutrones. Ión: cambio en el número de electrones. Cuando pierde queda cargado positivamente, cuando gana queda cargado negativamente. Los elementos se encuentran distribuidos en la tabla periódica y se clasifican de acuerdo a sus propiedades. Electrones de valencia: son los que se encuentran en el último nivel de energía. Estado de oxidación: Indica el grado de oxidación de un átomo que forma parte de un compuesto. Propiedades extensivas: dependen de la cantidad de materia. Ej. Longitud, volumen, peso, cantidad de calor. Propiedades intensivas: no dependen de la cantidad de materia. Ej. Densidad, temperatura de ebullición y de fusión. Soluciones • Homogéneas: se ve en una sola fase. M = moles del soluto ppm= masa o volumen de la sustancia analizada*106 l de solución masa o volumen total m = moles del soluto N = eq gramo kg del solvente l de la solución % P = masa del soluto *100% % P = masa del soluto *100% P masa de la solución V volumen de la solución % V = volumen del soluto *100% C1 V1 = C2 V2 V volumen de la solución Mezclas La materia se puede encontrar en estado sólido, líquido o gaseoso. • Homogéneas: se ve en una sola fase. • Heterogénea: se diferencian 2 ó más fases. Ley combinada de los gases. P1 V1 = P2 V2 T1 T2 Con dicha ecuación puedes llegar a las demás leyes. Cuando haya una variable constante, se cancela a lado y lado de la ecuación. Gases Ley de gases ideales PV=nRT R=0,082 atm L/mol K

Ciencias Naturales 57 1. En la naturaleza hay gran variedad de aleaciones de metales. Se puede definir una aleación como la combinación de 2 ó más elementos metálicos. Un ejemplo común es el del oro, el cual es vendido como “oro de __ kilates”. En este caso el kilate es una medida de la pureza del oro; si se tiene oro de 18 kilates, indica que tiene un 75% de pureza del metal precioso, mientras que el resto son otros metales como plata (Au) y Cobre (Cu). De acuerdo a esto se puede afirmar que el oro comercial es una A. mezcla, ya que se está compuesto por varios elementos que no reaccionan químicamente. B. solución, ya que hay un soluto (otros metales), disueltos en un solvente (oro en este caso). C. sustancia pura, ya que tiene las mismas propiedades de los metales (brillante, conductivo…). D. aleación de metales que comparten el mismo punto de ebullición y punto de fusión. 2. La electroforesis es un método de separación que aprovecha el peso molecular de un compuesto y su carga. Así, cuando el compuesto es más pequeño y simple, viajará más rápido a través del gel que se emplea para tal fin; finalmente, el peso de las moléculas separadas de la muestra, son comparadas con un control. Este método es ampliamente utilizado en separación de ácidos nucleicos y proteínas. En el siguiente gráfico se muestra el resultado de un gel de electroforesis. Si se agregara una muestra en donde hay un componente con un peso de 3 kDa, es probable que A. se sitúe en la parte superior del gel, ya que atravesará rápidamente los poros que tiene el gel. B. se encontraría justo en la banda que marca 6.5 kDa, al ser ésta la de menor denominación. C. no sea posible verla en el gel, ya que el control no contempla una molécula de dicho tamaño. D. no migre a través del gel, por tanto necesitaría otro método para determinar su presencia o no. 3. La transesterificación o alcohólisis es un método ampliamente utilizado para la producción de Biodiesel. En éste reacciona un triglicérido con un alcohol, para formar ésteres y glicerina, tal como se muestra a continuación CH O CH3 -OH CH2 -OH O - OH CH2 -OH CH2 -OH CO R2 CH3OH CH3 - O - CO -R2 A. B. C. D. Los compuestos A, B, C y D corresponden respectivamente a A. monoglicérido, alcohol, éster y glicerina. B. diglicérido, alcohol, éter y glicerol. C. monoglicérido, alcohol, éter y glicerol. D. diglicérido, alcohol, éster y glicerina. Evalúo kDa Control 1 2 3 4 5 6 47 35,8 33,2 30,5 28,3 20,1 12,3 6.5

58 4. El carbono 14 (14C) es un isótopo radiactivo del carbono (12C). Dicho isótopo es empleado actualmente para realizar pruebas en la determinación de la edad de muestras orgánicas (como fósiles) que tengan menos de 45.000 años de antigüedad. La clave del asunto, es que las plantas toman el 14C durante la fotosíntesis y así pasa por toda la cadena alimenticia, hasta llegar a todos los seres vivos. Cuando un organismo muere, este isótopo empieza a disminuir sus niveles, por lo que, se puede saber la fecha aproximada en la que falleció una persona momificada del antiguo Egipto por ejemplo. Respecto al carbono 14 es posible afirmar que A. posee 7 electrones de valencia. B. tiene masa atómica igual a 7. C. tiene como número atómico Z=14. D. tiene 8 neutrones en su núcleo. 5. A continuación se muestra la curva de solubilidad del nitrato de potasio. Se tiene un recipiente con nitrato de potasio y agua. Si se requiere que la solución tenga una concentración de 50% P/P (%P/P=g del soluto/g de la solución). La temperatura necesaria para lograrlo es A. 60°C. B. 40 °C. C. 50° C. D. 30°C. 6. De acuerdo al gráfico anterior, si se tienen 200 g de soluto en 1000 mL de agua (densidad del agua 1g/mL) a una temperatura de 25°C, es probable que A. se empiece a formar un precipitado. B. se encuentre en un estado de saturación. C. pase de líquido a un estado líquido-gas. D. sea capaz de recibir mayor cantidad de KNO3 . 7. Se tiene un gas “X” en dos tanques ubicados en serie, bajo diferentes condiciones tal como lo muestra el gráfico. (Presión “P”, temperatura “T”, volumen “V” y moles “n”) Si se abre la llave que comunica a ambos tanques bajo condiciones isotérmicas ¿Qué pasará? A. Se liberará presión del taque 2 hasta llegar al equilibrio con el tanque 1. B. La temperatura empezará a variar, de manera que se igualen las condiciones. C. Se aumenta el número de moles de X en el tanque 2 conforme pasa el tiempo. D. El gas empezará a fugarse de los tanques hacia el medio ambiente. Temperatura (°C) 20 20 60 100 140 40 60 80 g de KNO3/100 g de H2O 40 80 120 160 1 2 P2 > P1 V1 = V2 n1 = n2

Ciencias Naturales 59 8. A continuación, se muestran las características de varios compuestos químicos en estado líquido. Compuesto Masa molar (g/mol) Densidad Polaridad T 12,7 6,5 Polar U 22 15,4 No polar V 32,6 20,3 Polar W 16 12,0 Polar Z 18 13,4 No polar Si se mezclan 100 mL de cada uno de los compuestos en un recipiente ¿Cuántas fases se formarán? A. 4. B. 3. C. 2. D. 1. 9. En un proceso industrial se requiere el uso de bases con pH extremos. Usualmente se emplea NaClO al 13% V/V o 500 mL de KOH en 600 mL de agua. Para una producción se requiere escoger el más concentrado ¿Cuál de las dos bases es la más adecuada? A. el NaClO, ya que el volumen que ocupa es menor, comparado con la cantidad de moles que hay en dicho volumen. B. el KOH porque su concentración es del 83,33% V/V, el cual es superior a la del hipoclorito de sodio industrial. C. el hipoclorito de sodio, ya que si se determina la concentración en molaridad será mayor a la del hidróxido de potasio. D. el hidróxido de potasio, ya que su concentración V/V es superior a la concentración del hipoclorito de sodio al 13%. 10. A continuación, se muestra la ecuación química, que representa la formación del dióxido de azufre a partir del sulfuro de hierro (II). 2 FeS2 + 5,5 O2 → Fe2O3 + 4 SO2 Si se tienen 20 gramos de FeS2 (PM= 120g/mol) y 12 g de oxígeno molecular (PM=32 g/mol), se puede afirmar que A. las moles involucradas no alcanzan a reaccionar por ser tan pocas, por tanto se requiere mayor cantidad. B. el FeS2 es el reactivo en exceso, por lo que al finalizar habrán trazas de éste sin reaccionar. C. el O2 es el reactivo en exceso dentro de la reacción, y el FeS2 reaccionará en su totalidad para formar SO2. D. se requiere de un catalizador para que acelere la reacción, y ésta se pueda llevar a cabo para producir SO2. Pregunta Competencia Pregunta Competencia 1 Uso comprencivo del conocimiento científico 6 Explicación de fenómenos 2 Explicación de fenómenos 7 Indagación 3 Uso comprencivo del conocimiento científico 8 Indagación 4 Uso comprencivo del conocimiento científico 9 Indagación 5 Indagación 10 Explicación de fenómenos

60 Unidad 5 Explicando el movimiento de los objetos. Unidad 6 Termodinámica, electromagnetismo y ondas. Explorando el mundo desde la física. Capítulo 3 Y X ymáx xmáx g v0 θ 1 2 0 v v0 2v0 P R2 A B R1 Z L R X y θ

Ciencias Naturales 61 Unidad 5 Explicando el movimiento de los objetos. Unidad 6 Termodinámica, electromagnetismo y ondas. Explorando el mundo desde la física. Capítulo 3 Y X ymáx xmáx g v0 θ 1 2 0 v v0 2v0 P R2 A B R1 Z L R X y θ

62 Una de las cosas más hermosas de este deporte es la manera como se le puede dar el llamado “efecto” a la pelota, con lo que los goleadores ponen en aprietos al portero, el cual no reacciona en el tiempo adecuado por el cambio de trayectoria del balón. Podrás intuir que es relativamente fácil generar dicho efecto, dar un golpe a un costado lo suficientemente fuerte para elevarlo y poner a girar a la pelota. Claro que para lograr un golazo se requiere de tiempo y dedicación; ¿has visto alguna vez el gol de Roberto Carlos en el mundial del 98? En el siguiente link lo podrás observar, ( https://www.youtube. com/watch?v=h3YoCiI2kw0 ), éste es considerado por muchos como uno de los mejores goles de tiro libre en la historia del fútbol. En este gol podrás apreciar un cambio increíble en la trayectoria del balón; dicho cambio es explicado por el efecto Magnus, descrito por el físico y químico alemán Heinrich Gustav Magnus en 1853, el cual básicamente nos dice que la rotación que tiene un objeto en un fluido dado puede terminar afectando la trayectoria del mismo. Dicho en otras palabras, cuando el balón empieza a girar se forma una especie de remolino que va en la dirección en la que rota el balón. Por otra parte, habrá una corriente de aire con una velocidad diferente, lo cual generará una diferencia de presiones. Esta Asimetría en la manera como fluye el aire en los costados del balón, genera una fuerza perpendicular a la dirección de avance, haciendo que la trayectoria inicial cambie y el balón se vaya cerrando, confundiendo con ello al arquero y a los defensores. Este efecto es una variación de lo que se conoce como el principio de Bernoulli, el cual explica el comportamiento que tiene un fluido ideal (líquido o gas sin rozamiento ni viscosidades muy altas) que circula por un conducto cerrado (una tubería, por ejemplo), y cuya energía asociada permanece constante. Las aplicaciones de dicho principio en el deporte son múltiples; de esta manera podemos explicar no solo cómo un balón hace comba al patearlo, sino cuál es la mejor posición que debe adoptar un nadador para avanzar lo más rápido posible, o cómo circula el aire entre un ciclista y el grupo que lo escolta. Unidad 5 Explicando el movimiento de los objetos. Objetivo: Identifica variables, establece relaciones y modela matemáticamente los diferentes tipos de movimiento de los objetos, y las fuerzas involucradas en éstos. Empieza Goles imposibles Para nadie es un secreto que el deporte hoy en día es un laboratorio, que involucra a la medicina, la ingeniería y la tecnología de punta. En el caso del fútbol por ejemplo, un bonito gol no solo depende de las habilidades de quien patea el balón, sino que se ven involucradas variables que has escuchado en las clases de física, tales como velocidad, aceleración, fuerza y resistencia. Fuerza tipo “Magnus” fuerza arrastre sentido de giro dirección de la pelota

Ciencias Naturales 63 ¿Por qué no sentimos el movimiento de la tierra? Todos sabemos que los planetas del Sistema Solar giran alrededor del Sol, la Tierra, por ejemplo, gira sobre su mismo eje a una velocidad lineal de 1666 km/h medida desde el Ecuador, mientras que la traslación se realiza aproximadamente a una velocidad de 30 km/s en un tiempo de 365 días, 6 horas y 9,1626 minutos. Teniendo en cuenta esto, ¿cómo es posible que no experimentemos dichas velocidades? la respuesta es más fácil de lo que crees. Lo cierto es que hacemos parte del mismo sistema, lo que quiere decir que nos movemos junto con la Tierra a una velocidad constante. El cuerpo humano solo siente cambios en el movimiento cuando hay una aceleración o desaceleración del sistema, o sea, cambios en la velocidad. Esto explica además por qué si viajamos en auto, tren u otro medio de transporte a una velocidad constante casi no sentimos el viaje, mientras que cuando hay sacudidas o cambios de velocidad, experimentamos síntomas como mareos y náuseas. Ahora, ¿qué sucedería si la tierra se detuviera de golpe? Para responder esta pregunta piensa que vas en un auto a una velocidad determinada y frenas de golpe. Como tu cuerpo viajaba a la misma velocidad del auto, te vas a seguir desplazando, y si la velocidad a la que iba éste era muy grande es probable que salgas disparado (a) de dicho auto. En el caso de la Tierra sería similar ¿Te imaginas salir desprendido a esa velocidad? Explora Actividades: 1. ¿Cuándo consideras que un cuerpo se encuentra en movimiento? ¿Qué hace que un cuerpo se mueva? ¿Qué tipos de movimientos conoces?

64 2. Explica en cada recuadro lo que entiendes por los conceptos que aparecen al lado Velocidad Rapidez Trayectoria Aceleración Fuerza Vector 3. ¿Es lo mismo la rapidez y la velocidad? Explica. 4. Observa varios objetos en movimiento, dependiendo del lugar en el que te encuentres (animales, ventiladores, personas caminando, vehículos, etc) y anótalos en el siguiente cuadro, indicando si se mueven en forma recta, describiendo curvas o en forma de circunferencia. OBJETO EN MOVIMIENTO FORMA EN LA QUE SE MUEVEN De todas las observadas ¿cuál es la más común?

Ciencias Naturales 65 5. Toma un cronómetro y metro para realizar la siguiente actividad. Lanza un objeto desde una altura que hayas medido previamente con el metro, cuida que dicha altura no varíe, y mide con el cronómetro el tiempo que tarda en llegar al piso. Registra los datos en la siguiente tabla: Distancia: _________ (en metros) Medición Tiempo (segundos) 1 2 3 Promedio (tiempo): ___________________ La rapidez media está definida como la relación entre la distancia recorrida (X) y el tiempo (t) que tarda el recorrido ¿Cuál es la velocidad promedio del objeto? 6. ¿Es lo mismo la masa que el peso? ¿Con qué instrumentos se miden ambas magnitudes? 7. Del siguiente dibujo, indica las posibles fuerzas que actúan sobre la botella de vino. Si se dejara caer la botella de vino de la mesa ¿cuáles crees son las fuerzas que actúan sobre dicho objeto? Dibújalas.

66 En esta sección explicaremos los temas que usualmente evalúa la prueba, dando solución con éstos a los diferentes tipos de preguntas a los que te puedes enfrentar. Notación científica: Investiga en qué consiste la notación científica. Unidades de medida y conversiones. En las ciencias naturales es fundamental que aprendas cuáles son las unidades más usuales, cómo pasar de una a otra, además de poder expresar números muy grandes en otros más pequeños. En el mundo hay varios sistemas de medida, pero el más usual es el Sistema Internacional, del cual haremos un resumen a continuación Velocidad Tiempo Masa Longitud Aceleración Energía Fuerza L/T T M L L / T2 J = ML2 / T2 N = ML / T2 Sistema internacional m /s Segundo (s) Kilogramo (kg) Metro (m) m/s2 Joule J= kg * m2 s2 Newton N= kg * m s2 Sistema inglés ft/s Segundo (s) Libra (Lb) Pie (ft) ft/s2 J= lb * f t2 s2 N= lb * f t s2 Movimiento de los cuerpos: cinemática. Podemos definir un movimiento como el cambio de posición de un cuerpo, en un transcurso de tiempo determinado respecto a un sistema de referencia. Trayectoria: Es el camino seguido por el cuerpo en movimiento. Pueden existir muchas trayectorias cuando un objeto va de un punto a otro. A B Desplazamiento: Es la distancia (en línea recta) que hay entre el punto inicial y final. A B Explico L a física es La rama de las ciencias naturales que se encarga de estudiar las propiedades de la materia, y las leyes que rigen los cambios de esta sin modificar su estructura. La prueba SABER en este componente evalúa las mismas competencias que en los componentes químico y biológico, los cuales explicamos con anterioridad.

Ciencias Naturales 67 Distancia: longitud de la trayectoria recorrida por un objeto (d). Velocidad: magnitud física de carácter vectorial que expresa la distancia recorrida (d) por un objeto en relación con el tiempo transcurrido (t). En este módulo lo vas a encontrar como .v. (v = d t . Aceleración (a): es la variación de la velocidad por unidad de tiempo. a = v t Fuerza: magnitud física vectorial que puede definirse como una influencia que realiza un cuerpo sobre otro, alterando de esta manera su movimiento. Los cuerpos pueden describir distintos tipos de movimiento. Estos se pueden clasificar de acuerdo a la trayectoria descrita o de acuerdo a si presentan o no aceleración. Cada uno de éstos se explicará a continuación: 1. Movimiento rectilíneo. El movimiento del objeto describe una trayectoria en línea recta, si la velocidad es constante se denomina Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU), si presenta aceleración, y ésta es constante lo llamaremos Movimiento Uniformemente Acelerado (MUA). Las ecuaciones y gráficos de ambos casos se describen a continuación. Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) Movimiento Uniformemente acelerado (MUA) • Movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje horizontal. • Velocidad constante; implica magnitud, sentido y dirección inalterables. Recorre distancias iguales en tiempos iguales. • La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez. Este movimiento no presenta aceleración (aceleración = 0) • La aceleración siempre es la misma es decir es constante. • La velocidad siempre va aumentando y la distancia recorrida es proporcional al cuadrado del tiempo. • El tiempo siempre va a continuar, y no retrocederá debido a que es la variable independiente. Ecuaciones • Posición. xf – xo = v t • Velocidad. v = xf – xo t • Aceleración. NO APLICA. • Posición. xf = xo + vo (t) + 1 at2 2 • Velocidad. vf = vo + at vf 2 = vo 2 + 2a (xf – xo) 2 vmedia = (xf – xo) t • Aceleración. a= vf – vo tf – to La posición inicial tiene como subíndice “0” y la posición final tiene como subíndice “f”. A continuación, presentaremos un ejemplo de la competencia explicación de fenómenos: Un automóvil transita sobre una autopista describiendo un movimiento uniformemente acelerado. El gráfico que describe la relación que existe entre la posición y el tiempo es

68 A. Posición ( x) Tiempo (t) C. Posición ( x) Tiempo (t) B. Posición ( x) Tiempo (t) D. Posición ( x) Tiempo (t) Para dar respuesta a la pregunta es necesario echar un vistazo a las ecuaciones descritas con anterioridad. En la ecuación de posición podrás notar que no existe entre estas dos variables una relación directa o indirectamente proporcional (Opción A y C), ni tampoco el cuerpo permanece quieto, como lo describe la opción D. Así que si descartamos las opciones anteriores, tenemos que la respuesta es la opción B. Otra manera de llegar a la respuesta es observando la ecuación, la cual describe una parábola, y la única opción que describe este movimiento es la B. 2. Caída libre. Es una variación del M.U.A, en donde los cuerpos se mueven por acción de su propio peso. En este caso, la aceleración es igual a la gravedad (g) y tiene un valor aproximado de 9,8 m/s2 . En el gráfico a continuación se muestran los parámetros a tener en cuenta (h es la altura que puede alcanzar el objeto). X Y h g = 9.8 m/s2 Curiosidades… Tips importantes: • Cuando el objeto se deja caer, la velocidad inicial es 0 (cero), mientras que cuando se arroja hay una velocidad inicial diferente de cero. • Cuando el objeto asciende, la gravedad se toma como negativa. vf = vo + gt vf 2 = vo 2 + 2gh h= vo t + 1 gt 2 2

Ciencias Naturales 69 3. Movimiento semiparabólico. Un objeto describe una trayectoria semiparabólica cuando es lazando con cierta inclinación con respecto a la horizontal y se mantiene en el plano vertical por acción de la gravedad. A diferencia de los movimientos descritos con anterioridad, en este caso nos encontramos con que el objeto se mueve sobre el eje X y Y A tener en cuenta: • El movimiento horizontal (eje X) es rectilíneo uniforme. NO hay aceleración. • En el componente vertical (eje Y) la aceleración es constante e igual a la gravedad (ay=g). Te darás cuenta que describe una caída libre, variación del movimiento uniformemente acelerado (M.U.A). • Los cuerpos se lanzan horizontalmente con una velocidad inicial V0, mientras que la velocidad inicial en Y (V0y) es igual a 0. • Cuando hablamos de altura siempre nos referimos al eje Y (h) y en el eje X hablaremos de alcance o distancia (d=Xf -X0). Eje y vy = vOy + gt vy 2 = vOy 2 + 2gΔh h= hOy t + 1 gt 2 2 4. Movimiento parabólico Este se presenta cuando un objeto describe un movimiento con trayectoria parabólica, tal como se describe en el gráfico • El ángulo θ de salida es igual al de llegada. • Para obtener un mayor alcance en el eje x (xmáx) se necesita un ángulo de 45º. • El movimiento vertical se analiza de manera independiente al horizontal. • La altura máxima (ymáx) se alcanza cuando θ=90º. • En el eje x se presenta un movimiento rectilíneo uniforme, mientras que en el eje y es un movimiento uniformemente acelerado. Y X h d Y X ymáx xmáx g v0 θ

70 A continuación, se presenta un ejemplo de la competencia indagación. Se lanza un proyectil, el cual describe una trayectoria parabólica, tal como se describe en la figura. Y X A B v De acuerdo a lo anterior es correcto afirmar que A. la aceleración en el punto A y B son la mismas. B. la velocidad en el eje y es la misma en todo momento. C. la gravedad en el punto A es diferente a la de B. D. la rapidez es constante tanto en el eje x como en el eje y. Para dar respuesta a dicha pregunta es importante que tengas claro que se trata de un movimiento parabólico, el cual como vimos presenta un M.R.U en el eje x (aceleración igual a 0) y un M.U.A en el eje Y (aceleración constante e igual a la gravedad), de acuerdo a esto podemos deducir que la respuesta es la opción A. 5. Movimiento circular. Ya imaginarás que en este movimiento la trayectoria es una circunferencia. Lo que debes tener claro es que, si el objeto que gira tiene siempre el mismo número de vueltas por unidad de tiempo (normalmente se da en segundos, s) entonces nos referimos a un Movimiento Circular Uniforme (M.C.U), de lo contrario al movimiento se le conoce como Movimiento Circular Uniformemente Acelerado. En este caso solo haremos referencia al M.C.U, debido a que es el que se evalúa en la prueba SABER. • Desplazamiento angular (φ): en el Sistema Internacional la unidad de medida es el radián, el cual está definido como el ángulo cuya longitud de arco es igual al radio, es decir, si una circunferencia tiene radio R, un radián es el ángulo que abarca un arco (s) de longitud igual a R. φ= S R Podrás notar entonces que para una vuelta entera (360°) tendremos 2πRad, a esto también se le llama “revolución”. • Velocidad: seguramente en el aula de clases hayas aprendido que en el M.C.U hay dos tipos de velocidad, la velocidad angular (ω) definida sobre el ángulo barrido en un tiempo dado, y la lineal (v=arco/tiempo) que está definida sobre la trayectoria. R R 1 Rad

Ciencias Naturales 71 ω= φ – φ0 t ω es constante v = S t v = ωR φ: Posición angular (Siendo la posición angular inicial). t: tiempo. S: espacio recorrido, es la longitud de arco. R: Radio. Un ejemplo para entender lo anterior es el del movimiento de las ruedas de una bicicleta, las cuales avanzan (velocidad lineal) gracias a que las ruedas giran (velocidad angular). Entre otras cosas, si el radio de las ruedas empieza a aumentar, la bicicleta será capaz de recorrer mayor distancia en menos tiempo. • Aceleración: en un M.C.U existen dos tipos de aceleración, la normal (an) ó centrípeta (ac) y la tangencial (at). La primera está relacionada con el cambio de la dirección de la velocidad con respecto al tiempo, y tiene dirección radial y sentido hacia el centro de la circunferencia, mientras que la segunda está relacionada con la variación de la rapidez con el tiempo, y su sentido variará dependiendo de si el objeto aumenta o disminuye su velocidad. Como podrás notar, en un M.C.U solo existirá aceleración normal, ya que la magnitud de la velocidad no cambia con el tiempo, solo su dirección. an = ac = v2 r A continuación, se presentará un ejemplo para la competencia indagación: En la antigüedad era usual encontrar bicicletas con diferentes tamaños de rueda, una de las más populares es la Penny Farthing, una bicicleta creada por James Starley. Imagina que vas conduciendo un modelo como el que se describe con anterioridad describiendo un movimiento rectilíneo uniforme. Es correcto afirmar que: A. la velocidad lineal de la rueda delantera y la trasera son diferentes, siendo mayor en el primer caso. B. la velocidad angular tiene un valor nulo en ambos casos, ya que las ruedas se encuentran unidas. C. la velocidad lineal es la misma en ambos casos, solo cambia la aceleración tangencial con el tiempo. D. la velocidad angular es mayor en la rueda más pequeña, ya que tiene una relación inversa con el radio. Para dar respuesta a la pregunta basta con volver a la teoría vista con anterioridad, recuerda que según la ecuación v=wR podemos deducir que la velocidad angular guarda una relación inversamente proporcional con respecto al radio de la circunferencia, así, a mayor radio, menor velocidad angular, por lo que la rueda más pequeña tendrá una mayor w. Por otra parte recuerda que la velocidad lineal es igual para todo el sistema, ya que las dos ruedas se encuentran de alguna manera “unidas”, lo cual nos hace pensar que la respuesta es la C, pero ten en cuenta que la aceleración tangencial es nula en un M.C.U. De acuerdo a lo anterior, se puede deducir que la respuesta es la opción D. R C an at v

72 Otros conceptos importantes: • Período (T): Indica el tiempo que tarda un objeto en dar una vuelta completa a la circunferencia que describe. Matemáticamente se describe como .T = 2π ω • Frecuencia (f): se refiere a las vueltas que da un objeto por unidad de tiempo.f = 1 = ω T 2π. Movimiento de los cuerpos: Dinámica. La dinámica, a diferencia de la cinemática relaciona el movimiento con las causas que lo originan. Es fundamental que tengas claro los conceptos vistos con anterioridad, y que prestes mucha atención a los que se presentarán en esta sección de la unidad. Fuerza ( f ): Para la prueba SABER es fundamental que tengas claro que la fuerza es una magnitud física de carácter vectorial, lo cual quiere decir que tiene dirección. Ésta es la responsable de modificar el estado de movimiento o reposo de un objeto. La fuerza se mide en Newton (N) en el Sistema Internacional (S.I). Entre las más comunes tenemos: • Peso (w) : w = mg Donde m : masa del objeto y g: gravedad (9,8 m/s2 ) • Fuerza Normal ( N ): es aquella que ejerce la superficie sobre un cuerpo, tiene igual magnitud pero diferente dirección al peso. • Rozamiento ( Fr ): es aquella que se opone al movimiento, su dirección va en sentido contrario a éste. Fr = μN donde μ: coeficiente de fricción y N: fuerza normal • Tensión ( T ): efectuada por cuerdas y cables que tiran de cualquier cuerpo unido a sus extremos. Leyes de Newton. En la prueba SABER es fundamental que tengas claro los conceptos asociados a todo aquello que genera movimiento en los objetos. Por esta razón debes tener presente siempre las leyes de Newton. • Primera ley de Newton: conocida como ley de la inercia. Nos dice que si un cuerpo está en reposo o si se encuentra en movimiento con una velocidad constante, permanecerá de esta manera a menos que se aplique sobre éste una o unas fuerzas que alteren dicho movimiento. • Segunda Ley de Newton: Mientras que en la primera ley hablamos del concepto de fuerza, como “algo” que hace que los objetos se muevan. En la segunda ley cuantificamos esa fuerza, la cual es proporcional a la aceleración con la que se mueve el objeto al que se le aplica dicha fuerza. La constante de proporcionalidad es la masa, por lo que la ecuación puede expresarse como. ∑F = ma. En donde F: fuerza; m: masa del cuerpo y a: aceleración. Si el cuerpo se encuentra en reposo, entonces la velocidad es igual a cero (0) y por tanto: ∑F = 0. Curiosidades… ¿Cómo se mide la fuerza? Existe un instrumento llamado dinamómetro, el cual fue inventado por Isaac Newton y es empleado para medir fuerzas o para pesar objetos.

Ciencias Naturales 73 • Tercera ley (acción y reacción): Esta nos dice que si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, este último ejercerá la misma fuerza en magnitud, pero en sentido contrario. De aquí, que por ejemplo exista la fuerza normal, que tiene la misma magnitud del peso pero en sentido opuesto, o la fuerza de rozamiento (fricción) que se opone a la fuerza que genera el movimiento en el objeto. • Diagrama de cuerpo libre: Para resolver diferentes problemas en el componente físico es necesario que aprendas a hacer un diagrama de cuerpo libre, el cual te permitirá representar las diferentes fuerzas que actúan sobre un objeto. Este consiste en aislar el cuerpo que se quiere estudiar y ubicar todas las fuerzas que actúan sobre dicho cuerpo. T m m y x Fr N F mg mg Como el cuerpo se encuentra en reposo, la fuerza neta es igual a cero. Entonces tenemos que T- mg = 0. Cuando el objeto se encuentra en movimiento, recibe la aceleración debido a una fuerza ejercida. Por tanto la sumatoria de las fuerzas es igual al producto de la masa por la aceleración. La suma de las fuerzas se debe hacer para cada eje. A continuación se presenta un ejemplo de la competencia Explicación de fenómenos. Se tiene un sistema en el que se sostiene un bloque de masa m sostenido por un par de cuerdas con las mismas características y a la misma distancia del centro de masa del objeto, como se puede ver en el gráfico. El bloque se encuentra en estado de reposo. Si se cuelga un bloque de masa m al sistema, se puede afirmar que: A. T1 = 2T2 = m. B. T1 = T2= mg. C. T1 = T2 = ½ mg. D. T1 = T2 = 2mg. Para dar solución a la pregunta, debes inicialmente realizar un diagrama de fuerzas añadiendo el otro bloque: Como los bloques se encuentran en reposo ∑F = 0. Como las cuerdas son iguales y se encuentran a la misma distancia del centro de masa, quiere decir que la tensión en cada caso es igual a la mitad del peso total. Dicho de otra manera, T1=T2. T1 + T2. = 2mg Como T1=T2. entonces 2T2 = 2mg → T2 = mg = T1 Teniendo en cuenta lo anterior, la repuesta correcta es la opción B. Un punto muy importante es el efecto que tiene la aplicación de una fuerza sobre resortes o cualquier material elástico. Para ellos se hace uso de la ley de Hooke, la cual se expresa como: F = – kx Donde k: constante de elasticidad y x: desplazamiento del resorte. T2 T1 m m 2mg T2 T1 m mg Fk m mg

74 1. Expresa los siguientes números en notación científica. A. 0,000003456. B. 567800000000000000. C. 0,9867. 2. El siguiente gráfico muestra el recorrido de un autobús en función del tiempo. A. ¿El bus hizo alguna parada? ¿Cuánto duró? B. ¿La rapidez con la que iba el bus fue constante? C. ¿Qué rapidez llevaba durante la primera hora del recorrido? 3. Se deja caer un paquete desde un avión que se encuentra planeando, tal como se muestra en el gráfico. d h El vector que representa la velocidad inicial del paquete es: A. B. C. D. 4. Te encuentras en el interior de un automóvil que avanza describiendo una trayectoria rectilínea con velocidad constante. Lanzas una pelota hacia arriba y que vuelva a caer en tus manos. El gráfico que mejor describe la trayectoria de la pelota es A. x y B. x y C. x y D. x y Elabora 2 20 40 60 80 4 6 8 10 t (h) x (km)

Ciencias Naturales 75 5. La aceleración centrípeta es la responsable de que los satélites mantengan un movimiento circular. Si la distancia desde el centro de la tierra hasta el satélite es muy grande, es de esperarse que A. el satélite se empiece a acelerar haciendo que ingrese a altas velocidades a la corteza terrestre. B. inicie un movimiento uniformemente acelerado, debido a la fuerza de la gravedad ejercida por el espacio. C. empiece a describir un movimiento parabólico alrededor de la tierra, lo cual puede generar efectos devastadores. D. la fuerza que ejerce la tierra sobre el satélite se vaya volviendo más débil e incluso dejar describir un M.R.U. 6. Se deja deslizar un bloque sobre una rampa cuya superficie posee un coeficiente de rozamiento µ1 , al cabo de un tiempo t empieza a deslizarse a través de una superficie con coeficiente de rozamiento µ2 hasta detenerse. h Fr1 F De acuerdo a lo anterior se puede afirmar que: A. µ1= µ2. B. µ1 > µ2. C. µ1 < µ2. D. 2µ1 = µ2. 7. De acuerdo al punto anterior, si ambas superficies fueran completamente lisas y no hubiese fuerza de rozamiento A. el bloque se movería indefinidamente. B. el coeficiente de rozamiento sería constante. C. el bloque avanzaría con aceleración variable. D. la fuerza de avance aumenta con el tiempo. 8. Si se tiene 1 kg de un metal y otro kg de una sustancia ácida ¿Cuál tiene más masa? 9. Se tiene un objeto que describe una trayectoria en línea recta a una velocidad constante ¿Cuál será el valor de la aceleración?

76 Unidad 6 Termodinámica, electromagnetismo y ondas. Objetivo: Comprender, explicar y modelar matemáticamente cómo se transfiere la materia y las diferentes formas de la misma. • Analiza de manera cualitativa y cuantitativamente el concepto de onda, así como sus aplicaciones en fenómenos de la naturaleza y la vida cotidiana. • Entiende y aplica los diferentes conceptos pertenecientes al electromagnetismo. Empieza Como ya mencionamos, uno de los grandes desarrollos de las últimas décadas es la telefonía móvil, la cual funciona mediante la combinación de una red de estaciones transmisoras-receptoras de ondas de radio (estaciones base) y una serie de centrales telefónicas, se posibilita la comunicación entre terminales telefónicas portátiles (lo que llamamos teléfonos celulares). Las estaciones base están dispuestas sobre una ciudad en forma de una red de células o celdas hexagonales, de allí el nombre de “Celular”. Se eligió la forma de hexágono porque proporciona una transmisión más efectiva, ya que al ser una figura aproximada a la circular, se aprovechan más los espacios entre las celdas. Cada celda tiene una estación base situada en un nudo de estas celdas que consiste en una torre y un pequeño edificio que contiene el equipo de radio. Cada estación base tiene asignado un grupo de frecuencias de transmisión y recepción propias. Como el número de frecuencias es limitado, con esta disposición es posible reutilizar las mismas frecuencias en otras células, siempre que no sean adyacentes, para evitar interferencia entre ellas. Las celdas se definen por su tamaño físico y, lo más importante, por la cantidad de la población que cubren. Los teléfonos celulares tienen una potencia baja que puede variar entre 0,6 watt a 3 watt. La tecnología celular requiere un gran número de bases o estaciones en una ciudad de cualquier tamaño. Una ciudad grande puede llegar a tener cientos de torres, y cada ciudad necesita tener una oficina central que maneje todas las conexiones telefónicas a teléfonos convencionales, y controle todas las estaciones de la región. Tomado y adaptado de: http://servicios2.abc.gov.ar/lainstitucion/revistacomponents/revista/archivos/textos-escolares2007/CFS-ES4- 1P/archivosparadescargar/CFS_ES4_1P_u12.pdf Imagen: http://programacontactoconlacreacion.blogspot.com.co/2014/08/ya-ascienden-132000-los-espanoles-que.html Nos comunicamos a través de Ondas. A unque muchos no lo noten, hay una gran cantidad de objetos que empleamos a diario, y cuyo funcionamiento es explicado gracias al estudio de las ondas, las cuales son consideradas el pilar de la comunicación; y con ello no solo nos referimos a los dispositivos electrónicos, los cuales usamos con frecuencia en la actualidad, sino que explican fenómenos que hacen parte de la comunicación básica de los seres humanos. Por ejemplo, cuando una persona habla, vibran sus cuerdas vocales, las cuales transmiten cierta cantidad de su energía interna al aire que rodea su garganta y su boca, y también al espacio que está más cercano a la persona. Esta perturbación se propaga y llega, por ejemplo, a los oídos de otros. Allí impacta sobre el tímpano, una membrana delgada que al vibrar a su vez, transmite la perturbación a un conjunto de huesos muy pequeños que también vibran y producen señales que son captadas finalmente por el nervio auditivo y decodificadas por el cerebro, ¿Suena complicado?

Ciencias Naturales 77 Actividades: 1. Observa varios objetos a tu alrededor, en tu colegio, casa, barrio e incluso en la T.V e identifica diferentes tipos de energía. 2. “El vaso que suda” Desde que somos niños observamos que cuando se agrega una bebida fría a un vaso, éste de alguna manera empieza a “sudar” agua en su parte externa, lo cual se debe básicamente a la condensación del agua que hay en el aire ¿Por qué crees que se condensa dicha agua? 3. La energía tiene distintas propiedades, tal como se describe en el cuadro. Piensa en algún ejemplo en cada caso y anótalo. La energía puede… Ejemplo Almacenarse Transformarse Transportarse Transferirse 4. ¿Qué entiendes cuando te hablan de los siguientes conceptos? • Onda: • Sonido: • Luz: • Color: 5. Es muy usual encontrar lo que comúnmente denominan como “ilusiones ópticas”, en las que ciertos diseños confunden a nuestros ojos y cerebro, haciendo que calculemos mal el ángulo de ubicación, la forma, posición y longitud de un objeto en cuestión. ¿Qué ves en la imagen? ¿Un conejo o un pato? Explora http://www.taringa.net/post/imagenes/18571721/10- Ilusiones-opticas-Entra-y-miralas.html

78 6. Seguramente siempre te has preguntado si es posible o no hacer desaparecer los objetos, como lo hacen algunos magos. En el siguiente link podrás encontrar un sencillo experimento que explica cómo puedes hacerlo posible. * https://www.youtube.com/watch?v=m1JgJS7DYkk&nohtml5=False ¿Cómo puedes explicar dicho fenómeno? ¡Anímate a hacerlo en casa! 7. Haciendo una jaula de Faraday. A continuación haremos un experimento sencillo: • Materiales: • Teléfono móvil (Celular). • Papel aluminio. • Hoja de papel. • Procedimiento: • Realiza una llamada al celular con el que vas a realizar el experimento. Verifica que efectivamente la llamada entra. • Toma el papel aluminio y envuelve completamente el celular. • Realiza una llamada al número del teléfono móvil que se encuentra envuelto en el papel aluminio ¿Funcionó? • Ahora toma el mismo celular y envuélvelo en la hoja de papel. • Realiza una llamada al número del teléfono móvil que se encuentra envuelto en la hoja de papel ¿Funcionó? ¿Cómo puedes explicar lo ocurrido? Investiga en qué consiste la jaula de Faraday y qué tiene en común con el experimento que acabaste de realizar. 8. En las edificaciones es usual lo que se conoce como “Polo a tierra” o simplemente “tierra”. Investiga y responde las siguientes preguntas • ¿En qué consiste? • ¿Qué elementos debe tener un polo a tierra? • Describe algunas aplicaciones de éste. De acuerdo a lo investigado, explica cómo funciona un pararrayos.

Ciencias Naturales 79 Explico Ya hemos dicho que cuando se ejerce una fuerza sobre un objeto, éste empieza a moverse. Podemos decir entonces que una fuerza realiza trabajo (W) cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. Matemáticamente se define como W=Fd Donde F: fuerza aplicada al cuerpo. d: distancia recorrida por el cuerpo. La unidad de trabajo es el Joule (J). Por otro lado, definimos la energía como la capacidad que tiene dicho cuerpo de realizar Trabajo. Como ves, estos dos conceptos están íntimamente asociados, no se puede hacer trabajo sin energía. • Tipos de energía. La energía se puede clasificar de acuerdo a si es estática (estacionaria) o si se encuentra en movimiento (dinámica), de acuerdo a esto podemos encontrar que hay varios tipos de energía. Forma Tipo Condición Energía estática Potencial Cinética Interna (Térmica) Electromagnética Química Propiedad del sistema Energía dinámica Trabajo Calor Se presenta durante el proceso Tomado y adaptado de: https://books.google.com.co/books?id=1rIBBXQhmCwC&pg=PA96&dq=tipos+de+energ%C3%ADa&hl=es&- sa=X&ved=0ahUKEwjSwuzKxP3LAhWEMBoKHVYsCqIQ6AEIJzAC#v=onepage&q=tipos%20de%20energ%C3%ADa&f=false A continuación describiremos brevemente cada una de éstas: Energía potencial: Es la energía que posee un cuerpo (de masa m) cuando se encuentra en posición inmóvil a una altura h. Matemáticamente se describe como EP = mgh EP : energía potencial (Joules, J). m: masa del objeto (kg). g = 9,8m/s2 h = altura a la que se encuentra el objeto (m). Trabajo y energía. E n esta sección vamos a explicar todo lo relacionado con trabajo y energía, el cual involucra los conceptos básicos de la termodinámica. mg h Curiosidades… Para resolver problemas que involucran energía, siempre debes tener en cuenta que ésta no se crea ni se destruye, solo sufre transformaciones.

80 Energía cinética: Es la energía que posee un objeto cuando está en movimiento, o sea que depende de la velocidad de dicho objeto. Matemáticamente la definimos como Ec = 1 mv2 2 Ec: energía cinética. m: masa (kg) v: velocidad (m/s2 ) Energía mecánica (E): Es la forma de energía asociada a transformaciones de tipo mecánica. Matemáticamente es la suma de la energía potencial y cinética. E = Ec + Ep Calor (Q): Es un tipo de energía que se manifiesta por el aumento de temperatura (ésta es la medida del calor) generado por el movimiento de los átomos en las sustancias. Se puede transmitir el calor por conducción, convección y radiación. Q = mCe (tf –ti) Donde m: masa del cuerpo, Ce: calor específico y t: temperatura (final e inicial). Energía interna (U): Es la suma de la energía de todas las partes de un objeto estudiado. ∆U = Q + W. Energía química: obtenido a partir de reacciones químicas. Electromagnética: Es la cantidad de energía almacenada en un espacio determinado que se puede atribuir a la presencia de un campo electromagnético. A continuación mencionaremos un ejemplo que hace parte de la competencia “Uso comprensivo del conocimiento científico” Se observa el movimiento de un carro que se encuentra en una montaña Rusa, tal como lo describe la figura. Teniendo en cuenta lo anterior se puede afirmar que: A. la energía potencial es mayor conforme avanza la montaña Rusa sobre el eje X. B. la energía cinética es obtenida gracias a la potencia suministrada por el carro. C. la energía mecánica del carro es la misma en cada punto de la trayectoria. D. la energía total del sistema es la suma del calor y la energía de propulsión. Para dar respuesta a la pregunta ten presente que la energía mecánica es la suma entre la energía potencial y la cinética, las cuales a su vez dependen de la altura y la velocidad respectivamente. Así, a mayor altura, mayor energía potencial, la cual se va transformando en energía cinética a medida que el carro empieza a descender. Si te das cuenta, se cumple el principio de que la energía se transforma, pero la energía mecánica del sistema permanece constante. De acuerdo a esto, la respuesta es la opción C. x y

Ciencias Naturales 81 Termodinámica. Es una rama de la física que estudia las interacciones del calor y otros tipos de energías. Además se encarga de analizar los efectos que producen los cambios de diferentes factores como la presión (P), volumen (V), densidad (ρ) y masa (m). En la prueba SABER los principales problemas relacionados con este tema están enfocados a gases y su comportamiento. Así que es bueno que realices un repaso del componente químico, sección de gases. Antes de iniciar a resolver problemas, es importante que sepas la relación que existe entre las distintas escalas de temperatura. °C= 5 (°F – 32) 9 K = °C + 273 http://compendiodefisica.carpetapedagogica. com/2014/01/conversion-de-las-escalas-kelvin.html A continuación se presenta un ejemplo correspondiente a la competencia indagación Se tienen dos muestras de un gas bajo las condiciones de V (volumen) = V0, P(presión)= P0 y T (temperatura)=T0, lo cual nos permite decir que se comporta como un gas ideal. En una de las muestras se realiza un proceso adiabático del estado inicial “0” al estado final “1”, y sobre la otra muestra se realiza un proceso isotérmico desde el estado inicial “0” a un estado final “2”, tal como se muestra en el gráfico. Se tiene que el calor absorbido por el gas es Q, y el trabajo que realiza W. De acuerdo a lo descrito con anterioridad es posible afirmar que A. W0-2 = W0-1. B. W0-1 > W0-1. C. W0-2 < W0-1. D. W0-2 < W0-2. Fenómenos Ondulatorios. La prueba SABER tiene una parte fuerte que evalúa todo lo que tiene que ver con ondas. Recuerda que una onda es la propagación de energía de un lugar a otro sin transporte de materia, como por ejemplo el sonido y la luz. A continuación se explican las partes principales de una onda Amplitud (A): Es el valor máximo de la elongación de la onda (unidades de longitud) Longitud de onda (λ): Es la distancia entre dos 1 2 0 v v 0 2v0 P Longitud de onda λ Cresta AmplitudA Enlogación y Valle A partir de una distancia iguala la longitud de onda la forma de la onda se repite. Linea de equilibrio x 0

82 crestas consecutivas o entre dos valles consecutivos. Cresta: Es el máximo valor positivo de la amplitud. Valle: Es el máximo valor negativo de la amplitud. Frecuencia (f): Es la cantidad de ondas que se propagan en cada unidad de tiempo. Se mide en rpm (revoluciones por minuto) ó s –1 . Periodo (T): Es el tiempo que emplea la onda en realizar un desplazamiento completo. Recuerda T = 1/f. Velocidad de propagación (v): está definida como v = λ = λf T • Tipos de Onda. Sonido Ondas No Si ¿Necesita un medio de propagación? Electromagnéticas De acuerdo a la dirección de oscilación puede ser. Mecánicas El medio puede ser. Sólido Líquido Gaseoso Longitudinal Transversal Las moléculas viajan perpendicularmente a la dirección de la onda. Las moléculas viajan en la misma dirección de la onda. Ej. Ondas sonoras. De acuerdo a las dimensiones de propagación. Unidimensional Cuerdas. Bidimensional Cuando dejas caer una piedra en un estanque con agua en reposo. Tridimensional Como te podrás dar cuenta, hay varios tipos de onda, sin embargo explicaremos los más comunes y de los cuales te pueden preguntar en la prueba SABER:

Ciencias Naturales 83 • Ondas sonoras: Son mecánicas longitudinales. Su velocidad de propagación es mayor en sólidos, media en líquidos y mínima medios en estado gaseoso. v = √ γRT M (Velocidad de propagación del sonido en un gas) M: masa molar. T: temperatura. γ: constante adiabática, propia de cada gas • Vibración de una cuerda: Son la base de todos los instrumentos de cuerda. Por lo general producen un sonido cuya frecuencia generalmente es constante. v = √T μ 2fL. Donde T: tensión de la cuerda μ: densidad lineal de la cuerda L: longitud de la cuerda. L = λ 2 • Movimiento Armónico Simple (M.A.S): Es un movimiento ondulatorio que se repite en intervalo iguales de tiempo. Podemos distinguir en este caso el M.A.S en un resorte y en un péndulo simple. M.A.S en un resorte M.A.S en un péndulo simple m x A Resorte comprimido Resorte elongado Posición normal A T: período. m: masa del atado al resorte. k: Constante de elasticidad A: amplitud. X: elongación. v: velocidad de propagación. a: aceleración. X: elongación. T: período. T = 2π m k v = A2 x 2π 2 T a =+ (x) 4π2 T2 θ L mg L: longitud de la cuerda. g: gravedad. T: período. θ: Desplazamiento angular θmáx: Desplazamiento angular máximo. t: tiempo. ω : frecuencia angular. f: frecuencia del péndulo. T = 2π L g T = 2π L g θ = θmáx Sen t g L ω = g L g L f = 2π 1 *Hilo inextendible con peso despreciable. *El período (T) no depende de la masa suspendida en el extremo de la cuerda. • Óptica: Es la parte de la física que estudia los fenómenos de la luz. Recuerda que la luz es una onda trasversal electromagnética que puede propagarse a través del vacío y algunos medios materiales.

84 La velocidad con la que viaja la luz en el vacío es igual a 3x108 m/s, pero dicha velocidad varía cuando viaja a través de otros materiales. Propagación de la luz Se explica por el principio de Huygens, cada punto de un frente de onda se convierte en centro emisor de nuevas ondas elementales, de modo que el nuevo frente de onda es la superficie envolvente de todas las ondas elementales. Los rayos luminosos son líneas imaginarias perpendiculares a los frentes de ondas. En un medio homogéneo e isótropo los rayos se representan mediante líneas rectas. Índice de refracción Es un número sin dimensiones, que se asigna a cada medio material en el que la luz puede propagarse. Se define como el cociente de la velocidad de la luz en el vacío c y en el medio material v. n = c v Su valor para el vacío es la unidad y en los demás medios es un número mayor que uno. Depende de la frecuencia de la luz y cuando luces de diferentes frecuencias entran en un medio sufren la dispersión, separándose en colores. Refracción Se produce cuando los rayos de luz que se propagan por un medio de índice de refracción n1, alcanzan el límite del mismo, y continúan su propagación por el medio contiguo de distinto índice de refracción n2. En la superficie de separación experimentan un cambio de dirección que obedece a la ley de Snell. Reflexión Se produce cuando los rayos luminosos alcanzan el límite de un medio sufriendo un cambio de dirección o sentido si la incidencia es normal, pero continúan su propagación por el mismo medio. Rayo reflejado Rayo indecente Rayo reflactado medio 1 normal n1 medio 1 n2 θ2 θ Tomado y adaptado de: http://ies.cervantes.madrid.educa.madrid.org/Departamentos_archivos/dept_fq_archivos/Fisica2BAC/optica/ Resumen.pdf Electromagnetismo Hasta ahora hemos visto situaciones que hacen parte de la mecánica clásica. En esta sección estudiaremos todos los conceptos relacionados con los eventos electromagnéticos, cómo se carga eléctricamente un sistema, qué es una corriente y las interacciones con los campos magnéticos. Todos estos son incluidos en la prueba SABER. Carga eléctrica (Q): Es una propiedad intensiva de la materia, la cual se manifiesta a través de las fuerzas electrostáticas (repulsión o atracción) de las moléculas. Las cargas de igual signo se repelen y las de signos opuestos se atraen. Se atraen Se repelen Un objeto adquiere carga cuando hay una transferencia de electrones, de manera que cuando pierde queda cargado positivamente mientras que cuando gana queda cargado negativamente. Recuerda que… La carga negativa más pequeña que existe es el electrón y la positiva más pequeña es el protón. Ambos son componentes de los átomos.

Ciencias Naturales 85 La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas está definida por la ley de Coulomb F F Q1 r Q2 F = K Q1Q2 r2 K es una constante que depende del medio. La unidad de la carga es el Coulomb (C). K (aire o en el vacío) = 9 * 109 Nm2 c2 Campo eléctrico: Es la zona de influencia de una carga Q en la que se manifiestan las fuerzas de atracción y repulsión cuando se le acerca otra carga. La intensidad del campo eléctrico ( E ) de dicha carga Q se define como: E = K Q r2 Carga eléctrica aislada Dos cargas de mismo signo Dos cargas de signos opuestos Un campo eléctrico se representa mediante las líneas de fuerza, las cuales son los caminos que seguiría una carga eléctrica puntual positiva al ser atraída o repelida por la carga eléctrica que ha creado dicho campo. Energía potencial eléctrica (Ep): Anteriormente describimos la energía potencial como aquella que se almacena cuando se tiene un objeto a una altura h. En este caso podemos decir que la energía potencial eléctrica es aquella que se almacena luego de realizar un trabajo para acercar una carga eléctrica a otra del mismo signo. Voltaje o diferencia de potencial (V): Es el trabajo que se requiere para transportar una carga entre dos puntos A y B del campo eléctrico. Para una carga positiva Q, que se requiere trasladar desde B hasta A se tiene que VA – VA = KQ ( 1 – 1 rA rB ) La unidad del voltaje es el Voltio (V) Corriente eléctrica: es el transporte de electrones por medio de un conductor, el cual se genera por la diferencia de potencial entre dos polos. La lógica nos dice que los electrones que se encuentran en el polo negativo partirán hacia el polo positivo (sentido contrario al campo eléctrico), pero en la práctica se emplea lo que conocemos como sentido convencional, en el que el sentido va del polo positivo al negativo. La cantidad de electrones que pasan por un conductor se mide por medio de la Intensidad de corriente (I). Q: carga eléctrica en Culombios (C). t: tiempo en segundos (s). I: intensidad en amperios (A). Curiosidades… Todos los materiales conducen la electricidad, solo que algunos en mayor escala que otros, estos se pueden clasificar como: • -Conductores. • -Semiconductores. • -Aislantes. Investiga en qué consiste cada uno de ellos. I = ΔQ Δt

86 La medida para identificar qué tan buen conductor es un material es la conductividad. Otro concepto fundamental es el de Resistencia (R), el cual se define como la oposición que ejerce un material al paso de la corriente eléctrica. R = V I A esta se le conoce como ley de Ohm, que indica que la resistencia y la intensidad son inversamente proporcionales. La unidad de la resistencia es el Ohmnio (Ω) Circuitos eléctricos. • La suma de los voltajes en un circuito debe ser igual a 0. • Las intensidades que entran deben salir. Podrás encontrarte con dos tipos de circuitos, en serie (parte superior del gráfico), y en paralelo (parte inferior del gráfico). En el primer caso todos los elementos están expuestos a la misma corriente, mientras que en el segundo caso todos los elementos están expuestos al mismo voltaje. Las resistencias limitan la cantidad de corriente consumiendo voltaje. Potencia: es la rapidez con la que se transmite energía a un circuito. La potencia está dada por la ecuación Las unidades de la potencia son el Watt (Vatio). Campos magnéticos. Siguiendo con lo que hemos venido explicando, si tenemos en movimiento un grupo de partículas que poseen carga, se genera otra interacción entre estas a la que se le denomina como fuerza magnética, el cual a su vez se encuentra asociado a un campo magnético. Investiga en qué consiste la regla de la mano derecha ¿Para qué sirve? A continuación, presentaremos un ejemplo que hace parte de la competencia “Uso comprensivo del conocimiento científico” Se encuentran en paralelo dos resistencias R1 y R2, tal como se muestra en la figura. Si se tiene que la resistencia equivalente entre los puntos A y B es igual a R1/4, se puede afirmar que el valor de R2 es igual a A. R1/3. B. R1/4. C. R1/2. D. R1. Para dar respuesta a la pregunta debes recordar que cuando un circuito se encuentra en paralelo, el inverso de la resistencia equivalente es igual a la suma del inverso de las resistencias. De acuerdo a esto se tiene que 4 = 1 + 1 → 3 = 1 → R2 = R1 R1 R1 R2 R1 R2 3 Como te pudiste dar cuenta, la opción correcta es la A. v R1 R2 RT= R2 + R2 + R3 R3 v RT v R1 R2 R3 v RT RT R1 1 = 1 + R2 1 + R3 1 R2 A B R1

Ciencias Naturales 87 Z L R X y θ Elabora 1. Un aerostato de gas es un globo no propulsado, el cual se mantiene en el aire mediante el uso de gases que se encuentran al interior del globo. Para aumentar la elevación de dicho globo se hace uso de una llama, la cual aumenta la temperatura del gas. En dicho caso A. las moles del gas en el globo empiezan a aumentar su energía potencial. B. la viscosidad del gas llega a un valor extremo por los choques de átomos. C. la energía cinética de los átomos del gas empieza a aumentar. D. la densidad del gas se iguala a la del aire, haciendo que el globo se eleve. 2. Se tiene un objeto de masa “m” atado a una cuerda, describiendo un movimiento circular uniforme, tal como se describe en la figura. La tensión de la cuerda es T y el radio de la circunferencia es R. Si se disminuye la longitud de la cuerda a L/2 es válido afirmar que la velocidad angular A. depende de la longitud de la cuerda y el ángulo que forma la cuerda con el eje Z. B. varía constantemente a medida que el objeto se mueve a lo largo de su trayectoria. C. se encuentra en función de la masa del objeto y de la aceleración centrípeta. D. es una variable en todo el movimiento, y depende del material de la cuerda. 3. De acuerdo al gráfico anterior, el diagrama de cuerpo libre de la esfera está representado por A. Fn T mg B. T mg C. T FC mg D. FC T mg T: tencion Fc: fuerza centrífuga Fn: fuerza normal mg: peso 4. Si se coloca un objeto en medio de dos espejos planos que forman un ángulo (θ), se pueden observar varias imágenes (N), de acuerdo al ángulo formado. La ecuación que indica el número de imágenes está dada por N = 360 – 1 θ

88 Un observador se encuentra en el punto “0” entre dos espejos planos dispuestos tal como se muestra en la figura. El número de imágenes formadas es A. 1. B. 2. C. 3. D. 4. 5. Un avión supersónico es aquel capaz de sobrepasar la velocidad del sonido. De acuerdo a esto, la velocidad de propagación del sonido cuando un avión se desplaza bajo estas condiciones es A. C. B. D. 6. Se tienen 4 cuerpos de igual masa y térmicamente aislados del ambiente. La temperatura en cada uno de los sistemas es tal que T4 > T2 > T1 > T3. 1 2 3 4 Lo primero que sucederá es que A. 4 y 2 le cederán calor a 3. B. 1 y 4 le cederán calor a 3. C. 3 y 4 le cederán calor a 1. D. 2 y 4 le cederán calor a 1. 7. Se tienen varios elementos A, B, C y D los cuales tienen diferentes cargas. Dichos elementos se someten a dos placas paralelas, describiendo las trayectorias que se muestran en el gráfico. Respecto a lo observado en la gráfica se puede concluir que A. A y C son partículas con carga positiva. B. B y C son electrones de un átomo neutro. C. D no tiene carga y posee mayor aceleración. D. C tiene la mayor masa de los elementos. A B C D 0

Ciencias Naturales 89 8. Se tienen tres resistencias iguales, las cuales se conectan a una fuente con un voltaje igual a V para formar los dos circuitos que se muestran a continuación v v R R R R R A B La intensidad (I) de corriente en el circuito A con respecto al B es A. IA = IB. B. 2IA = 3IB. C. IA = 2 3 IB. D. IA = 3IB.

90 Resumen Capítulo 3 Movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U) • Se realiza sobre una trayectoria en línea recta. • Velocidad constante. • Magnitud de la velocidad es la rapidez. • Aceleración es igual a “0”. xf –x0 = vt v = xf –x0 t Movimiento semiparabólico • En el eje X se describe un M.R.U mientras que el eje Y un movimiento de caída libre. Eje Y Eje X vy = v0y + gt vy 2 = v0y 2 +2g∆h h= h0 + v0y t + 1 2 gt2 xf –x0 = vxt ax = 0 Leyes de Newton: Estos tres principios explican la mayor parte de los problemas de la mecánica clásica. Primera LEY: ∑F = 0. cuerpo en reposo. Segunda LEY: ∑F = ma. Cuerpo en movimiento. Tercera LEY: Acción y reacción. Movimiento parabólico. • De esta manera de explica el lanzamiento de proyectiles ax = 0 vx = v0Cos (θ) x= v0Cos(θ)t xmáx = v0 2 Sen(2θ) g ay = –g vy = v0Sen(θ)–gt y = v0Sen(θ)– 1 2 gt2 ymáx = v0 2 Sen2 (θ) 2g Movimiento uniformemente acelerado (M.U.A) • Se realiza sobre una trayectoria en línea recta. • Aceleración constante. Para caída libre a = g = 9,8m /s2. • La velocidad es variable xf = x0 + v0 (t)+ 1 2 at2 vf = v0 + at vf 2 = v0 2 + 2a (xf –x0) 2

Ciencias Naturales 91 Energía y termodinámica Recuerda que la energía y el trabajo son conceptos que van muy de la mano • -Trabajo (W): w = FX. • -Energía potencial: Ep = mgh. • -Energía cinética: Ec = 1/2 mv2 . • -Energía mecánica: Em = Ep + Ec. • -Calor (Q): Q = m xCe xΔt • -Energía interna (U): ΔU = Q + W Temperatura: medida del calor °C = 5 (°F – 32) 9 K = °C + 273 Electromagnetismo Existen tres tipos de cargas: positivas, negativas y neutras. Las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las de signo diferentes se atraen. • Ley de Coulomb. F = K Q1Q2 r2 • Campo eléctrico. E = K Q r2 • Voltaje VA – VB = KQ ( 1 – 1 rA rB ) • Corriente I = ΔQ Δt • Resistencia R = V I Fenómenos ondulatorios: Es la propagación de energía de un lugar a otro sin transporte de materia • Sonido. √ γRT M (Velocidad de propagación del sonido en un gas) • Vibración de una cuerda. v = √T μ 2fL. • Movimiento armónico simple (M.A.S): este movimiento se presenta en intervalos iguales de tiempo. Se estudia normalmente en resortes y péndulo simple Recuerda que en un M.C.U no existe la aceleración tangencial, ya que la rapidez no cambia con el tiempo. Movimiento circular uniforme (M.C.U) • Velocidad angular constante (w) es constante. • El vector velocidad es tangente en cada punto a la trayectoria y su sentido es el del movimiento. Esto implica que el movimiento cuenta con aceleración normal. φ = S R ω = φ – φ0 t ω es constante an = ac = v2 r v= S t v = ωR

92 1. Se tiene un móvil que sigue una trayectoria rectilínea con una aceleración constante a. El gráfico que describe la variación de la velocidad con respecto al tiempo es A. t (s) v (m/s) C. t (s) v (m/s) B. t (s) v (m/s) D. t (s) v (m/s) 2. Un automóvil se mueve describiendo un movimiento rectilíneo. En el gráfico a continuación se muestra la relación entre la aceleración y la velocidad de dicho automóvil desde que parte del reposo. El tiempo transcurrido desde que parte del reposo hasta alcanzar la velocidad v0 es igual a t1, mientras que t2 es el tiempo que tarda en pasar de v0 a 2v0. La relación entre t1 y t2 es A. t1 = t2. B. t1 = 2 t2. C. t1 = 3t2. D. t1 = 1/2 t2. 3. Un objeto se mueve y la trayectoria en función del tiempo se describe como x = 3t + t2 + 1. La velocidad inicial del objeto será A. 0. B. 1. C. 2. D. 3. Evalúo 0 v0 a 2a t1 t2 3a 4a 2v0 3v0 v a

Ciencias Naturales 93 4. Se tienen dos partículas (A y B) que describen un movimiento circular uniforme, tal como se describe en el gráfico. Si en ambos casos las partículas dan 15 vueltas en 1 minuto, se puede afirmar que la frecuencia es A. igual para ambas partículas. B. mayor para A y menor para B. C. menor para A y mayor para B. D. nula en ambos casos. 5. Se deja caer un objeto de masa m desde una altura h, tal como se muestra en la figura. Si se deja caer un objeto con una masa igual a m/3 ¿Qué sucederá con la energía mecánica del sistema? A. se disminuye. B. se aumenta. C. se anula. D. es constante. 6. Un choque inelástico es aquel en el que la energía cinética no se conserva, por lo que cuando ocurre entre dos cuerpos, estos pueden presentar deformaciones o aumento en su temperatura. Un ejemplo de choque inelástico es A. cuando colisionan dos bolas de billar, ya que una de las bolas lleva una velocidad que transfiere a la segunda. B. el rebote de una pelota contra el suelo, ya que al pasar el tiempo la altura de la misma va disminuyendo. C. cuando una bola de bolos choca contra los pinos, ya que transfiere la energía cinética a energía potencial. D. una moneda de metal que cae al piso y sufre deformaciones apreciables y transferencia de energía mecánica. 7. Se tiene una onda armónica transversal que se propaga en una cuerda de tensión T. Si la frecuencia se reduce a la mitad ¿Qué ocurre con el período? A. se triplica. B. se duplica. C. se cuadruplica D. se reduce a la tercera parte. 8. A un material determinado se le aplican diferentes valores de voltaje y se mide en cada caso la intensidad de la corriente que circula a través de él. De acuerdo a lo mencionado anteriormente se genera el siguiente gráfico: De acuerdo al gráfico, la resistencia eléctrica A. es inversamente proporcional al voltaje. B. es igual en magnitud a la corriente. C. es directamente proporcional al voltaje. D. proviene de un circuito en paralelo. R’ R A B h mg m I I v v 2v 2I

94 9. Se tienen dos partículas en el vacío, las cuales tienen cargas opuestas, tal como se describe en la figura R Si la distancia entre las dos moléculas se triplica, la fuerza de atracción entre éstas A. se reduce a la novena parte. B. duplica su valor inicial. C. se triplica exponencialmente. D. se reduce a la tercera parte. 10. Las líneas de fuerza que representan el campo magnético entre las partículas del problema anterior es A. C. B. D.

Ciencias Naturales 95 Pregunta Competencia 1 Indagación 2 Uso comprencivo del conocimiento científico 3 Uso comprencivo del conocimiento científico 4 Explicación de fenómenos 5 Explicación de fenómenos 6 Uso comprencivo del conocimiento científico 7 Explicación de fenómenos 8 Indagación 9 Indagación 10 Indagación

96 Unidad 7 La tecnología y la investigación como pieza fundamental del desarrollo de la sociedad: Parte I. Unidad 8 La tecnología y la investigación como pieza fundamental del desarrollo de la sociedad: Parte II. Importancia de la ciencia y la tecnología en la sociedad. Capítulo 4

Ciencias Naturales 97 Unidad 7 La tecnología y la investigación como pieza fundamental del desarrollo de la sociedad: Parte I. Unidad 8 La tecnología y la investigación como pieza fundamental del desarrollo de la sociedad: Parte II. Importancia de la ciencia y la tecnología en la sociedad. Capítulo 4

98 La preocupación actual se debe básicamente a que el ser humano ha acelerado dicho proceso. De hecho, desde la revolución industrial nos hemos convertido en consumidores exagerados de los recursos que nos proporciona la naturaleza y generando volúmenes exorbitantes de desechos que difícilmente pueden degradarse. Muchos de estos desechos se encuentran en estado gaseoso, razón por la cual llegan a la atmósfera impidiendo que los rayos del Sol que normalmente son reflejados al espacio, queden atrapados en una capa gruesa de contaminantes y se disipe en forma de calor. La consecuencia final de esto es el calentamiento gradual del planeta, alterando con ello el equilibrio. Unidad 7 La tecnología y la investigación como pieza fundamental del desarrollo de la sociedad: Parte I. Objetivo: • Identifica, analiza, argumenta y explica cómo afectan los desarrollos tecnológicos y científicos al medio ambiente. • Reconoce los efectos que pueden ocasionar el consumo de drogas, alcohol y demás, además es capaz de explicar la importancia que tiene una alimentación balanceada y otros hábitos saludables. Empieza ¿Se está calentando el planeta? C ontinuamente escuchamos a los medios de comunicación hablando sobre el calentamiento global, pero no muchos saben que es un fenómeno por el que ha pasado la tierra en varias ocasiones, generando con ello cambios sustanciales en las diferentes formas de vida. Curiosidades… La ciencia no sólo consiste en actividades de laboratorio. Hace parte de nuestro diario vivir, y su estudio nos permite explicar los diferentes fenómenos de la naturaleza. Investiga ¿Qué tipos de compuestos químicos son los que generan el calentamiento en la tierra? ¿Cómo se les denomina comúnmente? Métodos de planificación. En la unidad I del componente biológico mencionamos el tema de la reproducción. A pesar de que la finalidad de los seres vivos es procrear, es claro que para la humanidad se hace necesario realizar controles para disminuir la tasa de natalidad, principalmente en adolescentes donde la fecundidad tiene consecuencias (en la mayoría de los casos) negativas tanto para la madre como para el niño. En el caso de la madre puede generar rechazo social y familiar, deserción escolar y con ello falta de oportunidades laborales.

Ciencias Naturales 99 Teniendo en cuenta esto, es evidente la necesidad de educar a los jóvenes acerca del uso de los diferentes métodos de planificación familiar que existen en el mercado, de manera que podamos disminuir el número de embarazos no deseados; y a pesar de que los gobiernos han centrado sus esfuerzos en dicha actividad se evidencian muchas dificultades al respecto, tales como: • Falta de financiación por falta del estado: El costo de los anticonceptivos, ya que muchos, por no decir que la mayoría de jóvenes no tienen ingresos que les permitan solventar dichos gastos. • Barreras religiosas y culturales: muchas veces la falta de educación sexual viene desde los hogares en donde es evidente la falta de comunicación entre padres e hijos, todo esto influenciado por la cultura y las ideas religiosas. • Educación sexual integral. ¿Conoces algunos métodos de planificación familiar? Explica cada uno de ellos y socializa con tus compañeros. Explora 1. La investigación está definida como aquella actividad que tiene como objetivo la comprobación o búsqueda de nuevos conocimientos que expliquen cómo y por qué ocurren los fenómenos de la naturaleza, y cómo dicho conocimiento nos puede llevar al desarrollo de soluciones para diversos problemas. Para realizar cualquier trabajo de investigación es necesario emplear el método científico. Investiga en qué consiste éste y cuáles son los pasos a seguir en dicho método. 2. La gente usualmente relaciona los microorganismos con enfermedades, sin tener en cuenta que muchos de éstos son beneficiosos en diferentes aplicaciones. Investiga para qué se utilizan dichos microorganismos en: • Industrias de alimentos. • Tratamiento de aguas residuales. • Producción de combustibles. • Degradación de desechos. • Industria farmacéutica.

100 3. A continuación se presenta una sopa de letras en donde debes encontrar palabras relacionadas con la contaminación ambiental. Ñ I B I O D E G R A D A B L E • AEROSOLES • BIODEGRADABLE • CALENTAMIENTO • COMBUSTIBLE • CONTAMINACIÓN • DEFORESTACIÓN • DEGRADABLE • DETERIORO • INSALUBRIDAD • MUTAGÉNICO • POLUCIÓN • RESIDUAL J A P A C Ñ F Y N M Z A M L M D E T E R I O R O H X L Z A A L A U D I S E R L U V I A B D D E T N E G A T N V M L S O I E L B I T S U B M O C U E L C E L B A D A R G E D D S F G A N D E F E C T O S D U E Ñ U U N D A D I R B U L A S N I V G O S S E L O S O R E A G F W A X C O T N E I M A T N E L A C A P Ñ C O C I N E G A T U M S N C O N T A M I N A C I O N Q S E N O I C A T S E R O F E D D L Ñ O N O I C U L O P V S W 4. Desde hace algunas décadas se viene hablando de la necesidad de obtener la energía que necesita el ser humano para satisfacer sus necesidades a partir de fuentes renovables ¿A qué se refiere? ¿Conoces algunas fuentes de energía renovables? Enuméralas y explica cada una de ellas. 5. Une la palabra de la columna izquierda con la descripción que corresponde en la columna derecha VIH. Método anticonceptivo de barrera. Condón. Acto sexual. Pastilla del día después. Unión entre gameto masculino y femenino. Coito. Falta o desaparición de la menstruación. Amenorrea. Anticonceptivo de emergencia. Menstruación. Método para practicar el coito con baja probabilidad de concepción. Anticonceptivo. Enfermedad de transmisión sexual. Fecundación. Métodos hormonales Implantes subdérmicos. Expulsión de óvulo maduro no fecundado.