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www. e x a . u n r c . e du . a r Universidad Nacional de Río Cuarto Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Integración a la Cultura Académica (ICA) Profesorado y Licenciatura en Física Física 2021 Universidad Nacional de Río Cuarto Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Integración a la Cultura Académica (ICA) Física Responsables ingreso 2021: Daniel Zaccari Jorge Pérez A lo largo del material encontrarán los siguientes iconos: Actividad Enlace Tareas, consignas, situaciones problemáticas. Sitios Web. Acceso a videos, material audiovisual. Lecturas, material bibliográfico. VideoBibliografía Curiosidades Detalles curiosos sobre la temática. Reflexión Interrogantes, planteos. ¿Cómo leer este material? Este material ha sido elaborado en el marco del Programa de Ingreso, Continuidad y Egreso de Estudiantes en las carreras de pregrado y grado de la Universidad Nacional de Río Cuarto (Res. Rec 380/15) y el proyecto Mediación de Materiales de Ingreso para las Carreras de la UNRC 2017-2019 “La Valoración Continua para Fortalecer los Procesos Educativos”. (Res. Rec 785/17). UNRC- Secretaría Académica. Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 4 Índice Presentación ..................................................................................................... 5 La aventura de estudiar la naturaleza ..................................................... 6 Tiempo y Espacio: sus medidas .................................................................... 7 Guía Nº1 ........................................................................................................ 7 Actividad I ................................................................................................ 7 Actividad II .............................................................................................. 8 Actividad III ............................................................................................. 8 Actividad IV ............................................................................................. 9 La física y el conocimiento ...........................................................................10 Guía Nº 2 .....................................................................................................10 Actividad I ..............................................................................................10 Actividad II ............................................................................................ 13 Actividad III ........................................................................................... 16 Actividad IV ........................................................................................... 17 El movimiento desde diferentes concepciones ....................................... 18 Guía Nº 3: .................................................................................................... 18 Actividad I .............................................................................................. 18 Actividad II ............................................................................................20 Interacciones ................................................................................................... 21 Guía Nº 4 .................................................................................................... 21 Actividad I .............................................................................................. 21 Actividad II ............................................................................................ 22 Actividad III ........................................................................................... 22 Tú hablas de Física ........................................................................................ 24 Actividad de cierre .................................................................................... 24 Bibliografía ....................................................................................................... 25 Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 5 Presentación Este material está diseñado para el ingreso a las carreras de Profesorado y Licenciatura en Física, en el marco del proyecto institucional Encuentros de Integración Universitaria Exactas, en el contexto de una Universidad Pública que tiene como meta formar Ciudadanos y Profesionales con solidez de acuerdo a la actualización del conocimiento científico y participativo en el contexto socio-político actual. Este módulo disciplinar es una introducción al reto que representa la iniciación a la formación científica en Física. Se constituye en una propuesta académica centrada en tus aprendizajes como estudiante, y ha sido elaborado a partir de reconocerte como sujeto integral, con motivaciones, emociones y potencialidades creativas que influyen en tus logros. El material está estructurado a partir del abordaje de tres conceptos básicos, “espacio, tiempo, e interacciones”, desde diferentes dimensiones de análisis: simbólica, operativa y epistemológica; incluyendo aspectos históricos, supuestos y procedimientos implicados para determinar tamaños en el Sistema Solar. Analizando, además, diferentes concepciones sobre el movimiento según Aristóteles, Copérnico, Kepler, Galileo (por mencionar algunos), y nociones sobre fuerzas. Este módulo presenta actividades de aprendizajes en torno a dos procesos básicos necesarios para estudiar Física, como son la lectura y escritura en esta disciplina. Incluye guías de actividades prácticas con diversas tareas (ejercicios, situaciones problemáticas, análisis de casos, experimentos, etc.) que demandan diferentes procedimientos de resolución, la producción de textos escritos del tipo informe sobre actividades experimentales para comunicar los datos, resultados y conclusiones obtenidas. No encontrarás en este material desarrollos teóricos de las temáticas abordadas, ello significa que deberás consultar diferentes libros que los desarrollan. Todas estas actividades buscan articular y vincular los conocimientos que has desarrollado durante tu formación anterior y promover prácticas de lectura y escritura que potencien competencias comunicativas y cognitivas. Además, de promover tu participación y socialización de tus ideas sobre las nociones trabajadas. Volver Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 6 La aventura de estudiar la naturaleza La humanidad desarrolló un tipo de actividad dedicada a construir saberes sobre la naturaleza, y los organizó en cuerpos de conocimientos con el propósito de realizar explicaciones, descripciones, predicciones e inferencias sobre los fenómenos naturales. Los conocimientos elaborados a partir de esta particular actividad, denominada científica, han ido avanzando a partir del proceso de comunicación. Con el advenimiento de la imprenta, en el siglo XVI, estos saberes se difundieron con mayor impulso por el mundo. Los conocimientos sobre los distintos fenómenos naturales se fueron agrupando en diferentes ciencias, a partir de precisar los objetos de estudios y metodologías para abordarlos. Una de ella, es la Física (varios autores la consideran como la ciencia fundamental de la Naturaleza) que ha ido construyendo un lenguaje para comunicar conceptos, relaciones, modelos y teorías con precisión. La Matemática brindó, y brinda, diferentes recursos para ese particular lenguaje, permitiendo representar mediante expresiones matemáticas apropiada los modelos físicos. Volver Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicasy Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 7 Tiempo y Espacio: sus medidas Tiempo y espacio en conjunto con el movimiento y la materia se consideran nociones fundamentales para la Física. Las primeras impresiones de estos conceptos las construimos a partir de nuestros sentidos, (hace poco sucedió un evento, pasaron muchos años, estamos cerca, etc. son frases que refieren a ellas). Otra herramienta que nos permite comprender más sobre ellas, es analizar los modos o procedimientos que diferentes pensadores fueron diseñando para determinar dichas magnitudes. Guía Nº1 A continuación, y para poder realizar las siguientes actividades, te proponemos indagar en el libro Physycal Science Study Comitee (PSSC) FISICA ―editado hace mucho tiempo, en la década del sesenta del siglo pasado― algunos ítems de los capítulos nº 2: Tiempo y medida, y del capítulo nº 3: El espacio y sus medidas. Específicamente los puntos 2-6 al 2-8 y el 3-1 al 3-2 respectivamente, sobre procedimientos, instrumentos y lenguaje diseñados para comunicar y analizar estas magnitudes. Actividad I Resuelve los siguientes ejercicios 1. Hay 1000 milímetros (mm) en un metro. Un milímetro es igual a: a) 10-2 m b) 10-3 m c) 10-4 m d) 103 m 2. Expresa las siguientes longitudes en notación exponencial (o notación científica) 6460000000m 1000000cm 351600hm 0,14m 0,007890dm 3,81km 0,000000507819mm 12345,09m Te invitamos a explorar Midiendo longitudes, un interesante material producido en el marco del Plan Ceibal de Uruguay. http://www.ceibal.edu.uy/c ontenidos/areas_conocimie nto/mat/midiendolongitude s/index.html Primeras unidades de medida que usó el hombre. ¿Cuál era el inconveniente del uso de estas unidades de longitud? http://www.ceibal.edu.uy/contenidos/areas_conocimiento/mat/midiendolongitudes/index.html http://www.ceibal.edu.uy/contenidos/areas_conocimiento/mat/midiendolongitudes/index.html http://www.ceibal.edu.uy/contenidos/areas_conocimiento/mat/midiendolongitudes/index.html http://www.ceibal.edu.uy/contenidos/areas_conocimiento/mat/midiendolongitudes/index.html Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 8 3. Expresa los siguientes tiempos en notación decimal 4,51x108s 5,1x100 s 10-10 s 9,56x10-5 s 2,0x105 s 8x10-2 s 109 s 7,416x10-1 s 4. a) Selecciona, del ejercicio 2, dos longitudes e indica el resultado al sumarlas. b) Selecciona, del ejercicio 2, dos longitudes de igual orden de magnitud y determina la diferencia entre ellas. Actividad II A partir de consultar la Tabla 1 (incluida en la pág. 22 del libro que te propusimos leer) compara tiempos entre dos eventos diferentes. 1. ¿Cuántas veces ha transcurrido el tiempo de vida media de un hombre desde que el hombre pobló la Tierra? 2. ¿Cuántas veces, aproximadamente, girará una molécula en torno a su eje mientras la Tierra dé una vuelta en torno al Sol? Actividad III 1. Expresa el orden de magnitud en cada situación: a) La Luz recorre una distancia del orden de 105 km en cada segundo. ¿Qué distancia recorrerá la luz en un año? b) Calcular el tiempo que emplea la luz del Sol en recorrer la distancia hasta la Tierra. c) ¿Qué fracción de un año luz representa la distancia del sistema solar teniendo en cuenta la órbita de Plutón de 5,9x109km? ¿Cuánto tiempo tarda la luz en recorrer la distancia Sol-Plutón? 2. Un reloj da 5 tics cada segundo. Expresa solamente el orden de magnitud de los resultados obtenidos al hallar cuántos tics da: a) en 7 días. b) en un mes. Es importante que traigas una calculadora científica. Si tenés dudas de cómo trabajar con notación científica en ella, te sugerimos consultar la página: https://fisicaparatodo.files.wo rdpress.com/2011/02/notacic 3b3n-cientc3adfica-y-uso-de- la-calculadora.pdf https://fisicaparatodo.files.wordpress.com/2011/02/notacic3b3n-cientc3adfica-y-uso-de-la-calculadora.pdf https://fisicaparatodo.files.wordpress.com/2011/02/notacic3b3n-cientc3adfica-y-uso-de-la-calculadora.pdf https://fisicaparatodo.files.wordpress.com/2011/02/notacic3b3n-cientc3adfica-y-uso-de-la-calculadora.pdf https://fisicaparatodo.files.wordpress.com/2011/02/notacic3b3n-cientc3adfica-y-uso-de-la-calculadora.pdf Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 9 Actividad IV Vamos a diseñar y medir… 1. Observa la siguiente imagen del edificio del Departamento de Física, de la Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales (UNRC). ¿Cuál es la altura del edificio? 2. Se te propone que determines experimentalmente, a partir de mediciones indirectas, la altura del edificio del Departamento de Física. Para esto tendrás que diseñar un procedimiento para conocer el orden de magnitud de la altura del edificio sin poder medir directamente la altura, realizar las mediciones y cálculos necesarios para lograr el propósito. 3. Elabora un texto escrito donde presentes un informe sobre la experiencia realizada. Fig. 1. Vista del departamento de Física Te ofrecemos algunas pautas para la elaboración de informes sobre actividades experimentales en la sección 12 del libro “El proceso de medición. Análisis y comunicación de datos experimentales”. Podés buscarlo en el catálogo y descargarlo desde: https://www.unrc.edu.ar/unrc/co municacion/editorial/unirio- catalogo.php Volver https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 10 La física y el conocimiento Guía Nº 2 Nos introducimos a revisar modos de trabajos y procesos que se desarrollaron hace varios siglos. Retomando ideas que fueron simples, incompletas y a veces parcial o incluso completamente incorrectas, pero que fueron evolucionando y conformando importantes concepciones. Las siguientes actividades son sobre ideas. Esas ideas que determinaron el Tamaño de la Tierra, la Luna, hasta las nociones sobre el universo. Actividad I Te proponemos que analicemos un caso particular, para esto lee el siguiente texto extraído del libro Cosmos de Carl Sagan (pág 14-15) ¿Cómo estudiar los fenómenos naturales? Con el fin de lograr sus metas, la Física -como todas las Ciencias Naturales- depende de la observación y de la experimentación. La primera consiste en el examen cuidadoso y crítico de un fenómeno; el investigador identifica, mide y analiza los diferentes factores y circunstancias que parecen influir en ese fenómeno. Desafortunadamente, las condiciones en las cuales ocurren los fenómenos de manera natural raras veces ofrecen una variación y flexibilidad suficiente. En algunos casos se dan con tan poca frecuencia que su análisis es lento y difícil. Por ello es necesaria la experimentación, que consiste en la observación de un fenómeno en condiciones cuidadosamente controladas, organizadas de antemano. Así, el investigador puede facilitar la revelación de la forma en que éstas afectan al proceso (Alonso y Finn, 1995). "….en ciencia, es cuando nos interesamos algo por los grandes descubridores y sus vidas, cuando ésta se hace soportable, y sólo cuando empezamos a reconstruir el desarrollo de las ideas, se convierte en fascinate. James Clerk Maxwell Frase del renombrado físico del siglo XIX J.C.Maxwell citado en el prefacio del Libro FÍSICA EN PERSPECTIVA. (Hecht, 1987) Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y NaturalesMódulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 11 “…El descubrimiento de que la Tierra es un mundo pequeño se llevó a cabo como tantos otros importantes descubrimientos humanos en el antiguo Oriente próximo, en una época que algunos humanos llaman siglo tercero A. de C., en la mayor metrópolis de aquel tiempo, la ciudad egipcia de Alejandría. Vivía allí un hombre llamado Eratóstenes. Uno de sus envidiosos contemporáneos le apodó Beta, la segunda letra del alfabeto griego, porque según decía Eratóstenes era en todo el segundo mejor del mundo. Pero parece claro que Eratóstenes era Alfa en casi todo. Fue astrónomo, historiador, geógrafo, filósofo, poeta, crítico teatral y matemático. Los títulos de las obras que escribió van desde Astronomía hasta Sobre la libertad ante el dolor. Fue también director de la gran Biblioteca de Alejandría, donde un día leyó en un libro de papiro que, en un puesto avanzado de la frontera meridional, en Siena, cerca de la primera catarata del Nilo, en el mediodía del 21 de junio un palo vertical no proyectaba sombra. En el solsticio de verano, el día más largo del año, a medida que avanzaban las horas y se acercaba el mediodía las sombras de las columnas del templo iban acortándose. En el mediodía habían desaparecido. En aquel momento podía verse el Sol reflejado en el agua en el fondo de un pozo hondo. El Sol estaba directamente encima de las cabezas. Era una observación que otros podrían haber ignorado con facilidad. Palos, sombras, reflejos en pozos, la posición del Sol: ¿qué importancia podían tener cosas tan sencillas y cotidianas? Pero Eratóstenes era un científico, y sus conjeturas sobre estos tópicos cambiaron el mundo; en cierto sentido hicieron el mundo. Eratóstenes tuvo la presencia de ánimo de hacer un experimento, de observar realmente si en Alejandría los palos verticales proyectaban sombras hacia el mediodía del 21 de junio. Y descubrió que sí lo hacían. Eratóstenes se preguntó entonces a qué se debía que en el mismo instante un bastón no proyectara en Siena ninguna sombra mientras que en Alejandría, a gran distancia hacia el norte, proyectaba una sombra pronunciada. Veamos un mapa del antiguo Egipto con dos palos verticales de igual longitud, uno clavado en Alejandría y el otro en Siena. Supongamos que en un momento dado cada palo no proyectara sombra alguna. El hecho se explica de modo muy fácil: basta suponer que la tierra es plana. El Sol se encontrará entonces encima mismo de nuestras cabezas. Si los dos palos proyectan sombras de longitud igual, la cosa también se explica en una Tierra plana: los rayos del Sol tienen la misma inclinación y forman el mismo ángulo con los dos palos. Pero ¿cómo explicarse que en Siena no había sombra y al mismo tiempo en Alejandría la sombra era considerable? (Ver figura). Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 12 Eratóstenes comprendió que la única respuesta posible es que la superficie de la Tierra está curvada. Y no sólo esto: cuanto mayor sea la curvatura, mayor será la diferencia entre las longitudes de las sombras. El Sol está tan lejos que sus rayos son paralelos cuando llegan a la Tierra. Los palos situados formando ángulos diferentes con respecto a los rayos del Sol proyectan sombras de longitudes diferentes. La diferencia observada en las longitudes de las sombras hacía necesario que la distancia entre Alejandría y Siena fuera de 7,2° a lo largo de la superficie de la Tierra; es decir que si imaginamos los palos prolongados hasta llegar al centro de la Tierra, formarán allí un ángulo de 7,2 grados. […] Eratóstenes sabía que la distancia entre Alejandría y Siena era de unos 800 kilómetros, porque contrató a un hombre para que lo midiera a pasos. […] Ésta es la respuesta correcta. Las únicas herramientas de Eratóstenes fueron palos, ojos, pies y cerebros, y además el gusto por la experimentación. Con estos elementos dedujo la circunferencia de la Tierra con un error de sólo unas partes por ciento, lo que constituye un logro notable hace más de 2000 años. Fue la primera persona que midió con precisión el tamaño de un planeta.” Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 13 Te proponemos después de la lectura resolver las siguientes consignas: 1. En el texto se incluye la siguiente pregunta: “¿cómo explicarse que en Siena no había sombra y al mismo tiempo en Alejandría la sombra era considerable?” como estructurante de todo el escrito, qué permite analizar e identificar: - Los datos con los cuales contaba Eratóstenes para dilucidar su cuestión. - Cuáles fueron sus hipótesis de trabajo o el problema que se plantea Eratóstenes para analizar. - Las magnitudes que determinó Eratóstenes para abordar sus inquietudes. 2. A partir del ángulo mencionado y al igual que Eratóstenes, calcula el valor del perímetro de la Tierra. Actividad II A continuación, y para poder realizar esta actividad, te proponemos dos tareas: la primera, buscar el libro Física Conceptual de Hewitt, P. (2004) y la segunda, leer la sección Mediciones Científicas en el capítulo 1 del mismo. ¿Cómo buscar un libro en nuestra biblioteca? Puedes buscar el libro en el sitio de la biblioteca central Juan Filloy, ingresando el apellido del autor. Reconstrucción del siglo XIX del mapa de Eratóstenes del mundo conocido en su época. https://commons.wikimedia.or g/wiki/File%3AMappa_di_Erat ostene.jpg Te invitamos a explorar el Sitio de la Biblioteca Central Juan Filloy de la UNRC: http://juanfilloy.bib.unrc.edu.ar/ http://juanfilloy.bib.unrc.edu.ar/ http://juanfilloy.bib.unrc.edu.ar/ https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AMappa_di_Eratostene.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AMappa_di_Eratostene.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AMappa_di_Eratostene.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mappa_di_Eratostene.jpg http://juanfilloy.bib.unrc.edu.ar/ Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 14 Fig. 2. Búsqueda rápida desde el sitio de la biblioteca. Te arrojará un resultado como el siguiente, que te indica dónde ubicar el libro en la biblioteca: Fig. 3. Resultado arrojados por la búsqueda. Para que te puedan prestar el libro y llevarlo al aula, es necesario que traigas un documento de identidad. A partir de la lectura del material bibliográfico, donde se analizan procedimientos y supuestos utilizados para determinar tamaños y distancias entre nuestro planeta, el Sol y la Luna, te proponemos las Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 15 siguientes actividades: 1. Para determinar “El tamaño de la Tierra” Eratóstenes determinó que la sombra que produce una columna vertical en Alejandría, a mediodía y durante el solsticio de verano, es 1/8 de la altura de la columna. La distancia entre Alejandría y Siena es 1/8 del radio de la Tierra. ¿Hay alguna relación geométrica entres estas dos relaciones planteadas e iguales a 1/8? 2. Si la relación (o proporción) entre las mediciones realizadas por Eratóstenes al mediodía en Alejandría, hubiesen sido igual a ―. ¿La circunferencia de la Tierra sería mayor o menor que la conocida actualmente? Justificar 3. La Tierra, como todo lo que ilumina el Sol, produce una sombra. ¿Por qué es cónica esa sombra? 4. A partir del razonamiento de Aristarco sobre el tamaño de la Luna (el cual determinó que el diámetro de la Tierra es 3,5 veces el diámetro de la Luna) y sabiendo que el diámetro ecuatorial terrestre es 12756 km. ¿Cuál es el diámetro de la Luna (exprésalo en metros)? 5. a) ¿Por qué Aristarco hizosus mediciones de la distancia al Sol en el momento de la media Luna? b) Aristarco determinó que el ángulo entre la distancia Tierra-Luna y Tierra-Sol (ángulo X según la Fig. 1.5 del capítulo 1 del libro de Hewitt) es de 87―, siendo una medición muy tosca, aunque ingeniosa según la información que se conoce actualmente. A partir de las distancias conocidas actualmente, calcula el valor del ángulo y compáralo con el determinado por Aristarco. Lee el texto “Mediciones Científicas” del libro Física Conceptual de Hewitt. Para conocer los datos actuales del Sistema Solar, te proponemos visitar el sitio: http://www.sistesolar.com.ar/ datos.php http://www.sistesolar.com.ar/datos.php http://www.sistesolar.com.ar/datos.php Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 16 Actividad III Cuestiones de tamaños. Te proponemos realizar cálculos con el propósito de comparar tamaños y distancias: 1. Compara el diámetro del Sol con la distancia de la Tierra a la Luna. 2. Te proponemos que predigas: a. ¿Crees que es mayor la distancia de la Tierra al Sol en comparación con el diámetro del Sol? b. ¿Cuántas veces mayor es el Sol que la Tierra? 3. Comprueba tus respuestas de la Actividad 2 a partir de los actuales datos de tamaños del Sistema Solar. 4. El 4 de marzo de 2009, un asteroide pasó muy cerquita de nuestro Planeta Tierra. El tamaño estimado del asteroide de nombre 2009 DD45 está entre los 21 y los 47 metros. Se dice que pasó “rozando” la Tierra porque transitó a 72000 km de nuestro planeta: Fig. 4. Asteroide similar al DD45 ¿Cuántas veces menor es esta distancia, que la distancia Tierra-Luna? ¿Es correcto considerar a este asteroide un visitante muy cercano? Puedes acceder a la noticia sobre el paso del asteroide DD45 en: http://www.lanacion.com.ar/1 105470-segun-la-nasa-un- asteroide-paso-muy-cerca-de- la-tierra http://www.lanacion.com.ar/1105470-segun-la-nasa-un-asteroide-paso-muy-cerca-de-la-tierra http://www.lanacion.com.ar/1105470-segun-la-nasa-un-asteroide-paso-muy-cerca-de-la-tierra http://www.lanacion.com.ar/1105470-segun-la-nasa-un-asteroide-paso-muy-cerca-de-la-tierra http://www.lanacion.com.ar/1105470-segun-la-nasa-un-asteroide-paso-muy-cerca-de-la-tierra Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 17 Actividad IV Vamos a observar y medir… Te proponemos dos tareas relacionadas. La primera que determinar el diámetro del Sol y la segunda consiste en la elaboración de un breve escrito. Procedimiento para Determinar el diámetro del Sol: La segunda tarea consiste en la elaboración de un breve escrito informando los resultados obtenidos, cálculos, análisis realizados y conclusiones. Cuando los rayos del sol y la superficie donde llegan son perpendiculares, la imagen es un círculo; cuando los rayos del Sol forman un ángulo con la superficie de la imagen, esa imagen es un “círculo estirado”, es decir, una elipse. Haz un agujerito en un cartón negro, y sostenlo a los rayos del Sol. Observa la imagen del Sol que se proyecta. Mide el diámetro de la imagen del Sol y la distancia entre el cartón y la imagen, (esta etapa es sumamente importante!!!). Comprueba que la relación entre esas mediciones se aproxime a 1/110, es decir la relación entre el tamaño de la imagen y la distancia debe ser más o menos 0,009. Teniendo en cuenta que esa relación que encontraste es igual al cociente entre el diámetro del Sol y la distancia del Sol a la Tierra. Conociendo una de esas distancias podes calcular la otra. Entonces, a partir del dato de la distancia Sol –Tierra podes calcula el diámetro del Sol. Observación: Una forma cómoda para medir el diámetro de la imagen, consiste en que la imagen del Sol caiga sobre una moneda (Coloca el cartón de modo que la imagen apenas cubra la moneda), de este modo se puede medir con facilidad el diámetro de la moneda (que es igual al diámetro de la Recuerda que puedes consultar algunas pautas para la elaboración de informes de actividades experimentales en el libro El proceso de medición. Análisis y comunicación de datos experimentales: https://www.unrc.edu.ar/unrc/ comunicacion/editorial/unirio- catalogo.php Volver https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 18 El movimiento desde diferentes concepciones Guía Nº 3: A continuación y para que puedas realizar la actividad que sigue, te proponemos la lectura del el capítulo 1, Introducción Histórica, del libro de Gravitación de S. Landau y C. Simeone (2009) y el capítulo La gravitación universal y el sistema solar, del libro PSSC – física de Haber-Schaim, Uri y otros (1980) Ed. Reverté (3° edición), disponible en la biblioteca Juan Filloy. Actividad I A partir de la viñeta de Frato 89 (Fig. 4), te invitamos a reflexionar y discutir: 1. ¿En qué datos se basará el niño para afirmar que “es el sol el que gira”? ¿Qué habrá observado o registrado para sostener “Tú qué querías saber: ... lo que yo pienso?” 2. ¿Quién pensaba o quiénes pensaban al igual que el niño y que Aristóteles, que la Tierra inmóvil era el centro del universo? ¿Cuándo y dónde? Desde luego, la observación y la experimentación no son las únicas herramientas que posee el físico. De los hechos conocidos un investigador puede inferir nuevos conocimientos de manera teórica, es decir, un modelo de la situación física que se estudia. Mediante relaciones previamente establecidas, se aplica un razonamiento lógico y deductivo al modelo, normalmente mediante técnicas matemáticas. El resultado puede ser la predicción de algún fenómeno aún no observado o la verificación de las relaciones entre varios procesos. El conocimiento que adquiere un físico por medios teóricos es, a su vez, utilizado por otros investigadores para efectuar nuevos experimentos con el fin de verificar el modelo mismo, o de determinar sus limitaciones y fallas. Esta relación entre experimentación y teoría hace que la física, al igual que otras ciencias, sea un campo dinámico en donde nada se da por hecho. Accedé al libro Gravitación en formato digital en: http://www.ifdcvm.edu.ar/tec nicatura/Ciencias_Nat_y_las_ Matematicas/10.pdf http://www.ifdcvm.edu.ar/tecnicatura/Ciencias_Nat_y_las_Matematicas/10.pdf http://www.ifdcvm.edu.ar/tecnicatura/Ciencias_Nat_y_las_Matematicas/10.pdf http://www.ifdcvm.edu.ar/tecnicatura/Ciencias_Nat_y_las_Matematicas/10.pdf http://www.ifdcvm.edu.ar/tecnicatura/Ciencias_Nat_y_las_Matematicas/10.pdf Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 19 3. ¿Quién concibió o quiénes concibieron un universo heliocéntrico? ¿Cuándo y dónde? 4. ¿Quién concibió o quiénes concibieron un universo heliocéntrico? ¿Cuándo y dónde? 5. ¿Quién siguió o quiénes siguieron las ideas del movimiento circular de los cuerpos celestes? ¿Quién o quiénes postularon otro tipo de movimiento para los cuerpos celestes? ¿Qué tipo de movimiento? Fig. 5. Tonucci, F. 2010. Niño se hace. Editorial Losada. Bs. As. Argentina Modelo geocéntrico: órbitas de los planetas vistas desde la Tierra. Por Giovanni Cassini. https://commons.wikimedia.or g/wiki/File%3ACassini_appare nt.jpg Puedes conocer sobre Giovanni Cassini accediendo a: https://es.wikipedia.org/wiki/ Giovanni_Cassini https://es.wikipedia.org/wiki/Giovanni_Cassinihttps://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ACassini_apparent.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ACassini_apparent.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ACassini_apparent.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cassini_apparent.jpg https://es.wikipedia.org/wiki/Giovanni_Cassini https://es.wikipedia.org/wiki/Giovanni_Cassini Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 20 Actividad II Te invitamos a compartir la proyección de la película “GALILEO: On the shoulders of Giants” Esta película se introduce en una historia ficticia sobre la relación entre Galileo y un estudiante, presentando varios de los estudios científicos realizados por este pensador ambientadas en el contexto socio- cultural de la época. 1. ¿Cuáles fueron los aportes realizados por Galileo sobre el movimiento de los cuerpos celestes? 2. Selecciona uno de los avances científicos realizado por Galileo y mencionado en el films. Elabora un escrito de no más de una carilla, que describa dicho estudio y señala las fuentes bibliográficas que consultaste. Volver Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 21 Interacciones Teniendo en cuenta que uno de los objetivos de las diferentes físicas que se dictan, como asignaturas en los primeros años de las carreras de la Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales, es formar a los estudiantes en la conceptualización, análisis y cuantificación de diferentes interacciones presentes en la naturaleza, te invitamos a trabajar con un libro titulado Interacciones: ¿Cómo? ¿Cuándo? ¿Por Qué?, editado, en formato digital, por la UniRío. Guía Nº 4 Identifica la estructura del libro de Interacciones… Veras que, incluye la presentación y el desarrollo de conceptos básicos, acompañados de explicaciones, intercalando ejercicios y problemas, algunos resueltos para facilitar el análisis de los conceptos y otros propuestos para que resuelvas a medida que se avanza con la lectura. Actividad I Resuelve los tres ejercicios incluidos en la página 8 del libro, donde trabajaras con la representación de fuerzas. La comprensión del movimiento de los objetos celestes y de aquellos que están en la Tierra, fue desencadenando concepciones sobre las causas que los producían. Desde las ideas de Aristóteles que los cuerpos celestes tenían un movimiento circular sin motor y que un objeto en movimiento (violento) debía estar impulsado por una fuerza continua, hasta que un objeto en movimiento continuara moviéndose en ausencia de una fuerza, mientras que los cambios en su movimiento son producidos por fuerzas. Nuevamente los conceptos de tiempo y espacio se entrecruzan para describirnos el movimiento y sumergirnos en el análisis de fuerza, mostrando las complejas relaciones que se plantean al construir conocimientos científicos. Podes descargar el libro Interacciones: ¿Cómo? ¿Cuándo? ¿Por Qué?... desde el catálogo de UniRío: https://www.unrc.edu.ar/unrc/co municacion/editorial/unirio- catalogo.php https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php https://www.unrc.edu.ar/unrc/comunicacion/editorial/unirio-catalogo.php Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 22 La resolución de ejercicios y situaciones problemáticas. Es una de las tareas más frecuente para estudiar fenómenos referidos a las Ciencias Naturales. Ellas permiten que desarrollen capacidades para la interpretación y el análisis de situación problemáticas, la individualización de los datos, la identificación de posibles relaciones entre las magnitudes buscadas, la selección e implementación de estrategias de resolución, etc. Actividad II a. Analiza y resuelve los ejercicios que encontraras en la página 15 sobre descomposición y operaciones con fuerzas. b. Con el simulador Adición de vectores 2.02 verifica los resultados que obtuviste en el punto anterior. Actividad III A continuación, te presentamos el enunciado de un ejercicio, sobre fuerza, propuesto a un grupo de estudiantes y dos respuestas que ellos elaboraron. Corrige las dos respuestas elaborada por los alumnos. Asigna un puntaje a cada punto y justifica los criterios para asignarlos. El puntaje máximo que podés asignar es de dos puntos. Podés acceder al Simulador PhET Interactive Simulations de la Universidad de Colorado en: https://phet.colorado.edu/si ms/vector-addition/vector- addition_es.html Ejercicio: En el siguiente sistema de ejes cartesianos se representan las componentes rectangulares de una fuerza F. a) Representar en el sistema la fuerza F. b) Calcular el módulo y la dirección de la fuerza F. y x Fx = 8 N Fy = 5 N https://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_es.html https://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_es.html https://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_es.html Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 23 ALUMNA I a) b) Calculo del módulo de F 22 yx FFF += 22 58 +=F NF 4,9= Calculo de la dirección θ = arcotag (8 /5 ) θ = 58― y x F ALUMNO II 22 yx FFF −= 22 58 −=F 2,6=F ) /8(5 arcotag=θ °= 32 θ NFF x 2,5cos =⋅= θ NsenFF y 2,3=⋅= θ y X F Volver Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 24 Tú hablas de Física Actividad de cierre Selecciona una temática de Física (o Ciencia) y organiza, utilizando diferentes recursos, una presentación oral que se concretará en los encuentros de la última semana de las actividades de ingreso. Dispondrás de 15 a 20 minutos para la exposición. En esta instancia, cada aspirante, dispondrá de un tiempo para contarnos sobre sus intereses y curiosidades relacionadas con la Ciencia o la Física en particular. Volver Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Módulo Física/Profesorado y Licenciatura en Física 25 Bibliografía Alonso, M y Finn, E. (1995), Física. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana Hecht, E. (1987) Física en Perspectiva. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana Hewitt, P. (2004), Física Conceptual. Ed. Addison-Wesley Longman (cap 1) Landau, S. y Simeone, C. (2009), Gravitación. Min de Educ. INET. Bs. As. Arg. (cap 1) Physycal Science Study Comitee (PSSC) FISICA (1980) Ed. Reverté. Tercera edición. (cap 13) Physycal Science Study Comitee (PSSC) FISICA (1962) Ed. Reverté. Segunda edición. (cap 2 y 3) Santo, M. y Lecumberry, G. (2003) El proceso de medición. Análisis y comunicación de datos experimentales. Ed. UNIRIO (UNRC). Primera Edición. Rio IV. Cba. Arg. (Sección 12 ). Santo, M.; Lecumberry, G.; Orlando; S. y Dalerba, L. “Interacciones: ¿Cómo? ¿Cuándo? ¿Por Qué?......” Editorial UNRC. 2005 (Capitulo 1). Tonucci, F. (2010). Niño se hace. Editorial Losada. Bs. As. Argentina Volver 1: portada 2: caratula Página 3 Presentación La aventura de estudiar la naturaleza Tiempo y Espacio: sus medidas Guía Nº1 Actividad I Actividad II Actividad III Actividad IV La física y el conocimiento Guía Nº 2 Actividad I Actividad II Actividad III Actividad IV El movimiento desde diferentes concepciones Guía Nº 3: Actividad I Actividad II Interacciones Guía Nº 4 Actividad I Actividad II Actividad III Tú hablas de Física Actividadde cierre Bibliografía
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