Actividad:
Describimos cómo son el movimiento y las fuerzas que actúan sobre un cuerpo
(día 3)
Actividad:
Describimos cómo es la relación entre la fuerza y el movimiento; y proponemos
una alternativa de solución tecnológica (día 5)
Actividad: Describimos cómo son el movimiento y las fuerzas que actúan sobre un cuerpo (día 3)
RECURSO 1
¿Qué es una
fuerza?
Es la medida de la intensidad con la que dos
cuerpos interactúan, lo que provoca cambios en el movimiento de estos o su
deformación. El newton (N) es la unidad de medida de la fuerza. En el
sistema internacional de unidades (SI), la fuerza se define a partir de la
masa en kilogramos (kg) y la aceleración, en metros por segundo (m/s2). El
newton es una unidad derivada del SI que se define como la fuerza necesaria
para proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto de 1 kg de masa.
¿Cómo se
representa una fuerza?
Segmento de recta orientado
Elementos de la fuerza
¿Te has
preguntado por qué los objetos se mueven?
La
explicación más probable es porque alguna de las distintas fuerzas actúa
sobre el objeto. Las fuerzas pueden ser de dos tipos:
- De contacto :Resultado del contacto físico entre el
cuerpo y sus alrededores. La figura muestra la fuerza de contacto de un auto
a alta velocidad que, al no poder mover la estructura que tiene delante, se
deforma.
- De campo
:Resulta de una acción a distancia entre el cuerpo y sus alrededores. La
figura muestra el desplazamiento de los clavos de la superficie hacia los
polos del imán, producto de la fuerza de campo magnético de este.
FUERZAS DE CONTACTO
FUERZAS DE CAMPO
¿Qué es movimiento?
Elementos
del movimiento mecánico:
1) Móvil:Se
denomina así a todo cuerpo (o punto) en movimiento, respecto a un sistema de
referencia.
2) Trayectoria:Es aquella línea continua que
describe un punto material en movimiento respecto a un sistema de referencia.
Si la trayectoria es una línea recta, el movimiento se llama rectilíneo y si
es una curva, curvilínea.
3) Espacio
recorrido (e):Es la longitud de la trayectoria entre dos puntos considerados.
4) Distancia:Es una magnitud escalar, que se
define como el modulo o tamaño del vector desplazamiento. Su valor no depende
de la trayectoria que sigue la partícula, sólo es necesario conocer su
posición inicial y final.
Medidas del
movimiento:
1)
Velocidad:Es una magnitud física vectorial. Mide la rapidez del cambio de
posición, que experimenta la partícula, respecto de un sistema de referencia.
2) Aceleración:Es una magnitud física
vectorial. Mide la rapidez de cambio que experimenta el vector velocidad en
modulo, dirección y sentido, respecto de un sistema de referencia
Actividad: Describimos cómo es la relación entre la fuerza
y el movimiento; y proponemos una alternativa de solución tecnológica (día 5)
RECURSO 3
Determinamos
y diseñamos una alternativa de solución tecnológica Retomemos el reto
¿De qué
manera pueden ordenarse las vías públicas de Arequipa para hacer más
eficiente el transporte público en general y llegar pronto a cualquier
destino?
1.Determinamos una alternativa de solución
tecnológica Si estás pensando en el diseño de una ciclovía como alternativa
de solución, ¿qué características o requerimientos debe cumplir? Piensa, por
ejemplo, en la pendiente del camino, los lugares más transitados, con quiénes
habrá que compartir la vía, entre otros aspectos similares. Requerimientos de
la solución tecnológica “diseño de ciclovías”3
2. •
Establecer rutas seguras y señalizadas para guiar al ciclista durante su
recorrido, y evitar conflictos entre ciclistas y los demás usuarios de la
vía.
3.• Las rutas deben conectar los principales
puntos de origen con los de destino.
4. • Las
rutas deben ser directas, y evitar desvíos o detenciones innecesarias que
demanden mayor tiempo o esfuerzo físico del ciclista. Este requerimiento
ayudará a reducir el tiempo y la distancia de desplazamiento.
Actividad: Construimos y explicamos nuestra alternativa de solución
tecnológica (día 3)
Actividad: Evaluamos y compartimos nuestra alternativa de solución
tecnológica (día 5)
¿Cómo son las condiciones ambientales que favorecen la degradación de
las sustancias orgánicas?
Oxígeno y aireación
El oxígeno ingresa al material al voltear la mezcla con
regularidad. Los organismos requieren entre 5 y 15 %
de oxígeno.
La aireación adecuada permite la respiración de
los microorganismos, liberando a su vez dióxido de
carbono (CO2
) a la atmósfera.
Evita que el material se encharque por poca aireación
o que se compacte por exceso de aireación.
Temperatura
El compostaje inicia a temperatura ambiente y
puede subir hasta los 65 °C naturalmente, para
llegar nuevamente durante la fase de maduración
a una temperatura ambiente. Es deseable que
la temperatura no decaiga demasiado rápido,
ya que, a mayor temperatura y tiempo, mayor
es la velocidad de descomposición y mayor
higienización.
Humedad
La humedad deseada está entre 45 y 60 %, puesto que si es
menor, las bacterias disminuirán su labor, y si es demasiado alta,
el agua tapará los poros, haciendo que disminuya la
descomposición y que se produzcan olores desagradables.
Relación C: N
Varía en función del material de partida y se calcula al dividir
el contenido de C (%C total) entre el contenido de N total (%N
total) de los materiales a compostar. Esta relación también varía
a lo largo del proceso, siendo una reducción continua, desde 35:1
hasta 15:1.
pH
El pH varía en cada fase del
proceso (desde 4,5 hasta 8,5). En
los primeros estadios, el pH se
acidifica por la formación de ácidos
orgánicos. Luego, el pH sube y se
alcaliniza el medio, y finalmente se
estabiliza en pH casi neutro (pH
cerca de 7,0).
La mayor actividad de las bacterias
es a pH 6,0- 7,5, mientras que la
mayor actividad de los hongos es a
pH 5,5-8,0.
Diseñamos la alternativa de solución tecnológica
Proceso de compostaje
Propuesta 1
La compostera
- Si se trabaja sobre el suelo del jardín,
se mezclan los residuos (formando un montículo) en un recipiente (balde u
otro) con tapa, donde ocurrirá la descomposición de la materia orgánica. Por
debajo debe tener contacto con la tierra.
- Macetas ecológicas, para lo cual
se pueden usar baldes con tapa, cuya capacidad mínima sea de cuatro litros,
donde serán colocados los residuos orgánicos. Realizar varios agujeros en la
parte inferior y superior (tapa) del recipiente para procurar que se dé una
oxigenación adecuada. Una vez que se tenga habilitada la compostera casera,
se deberá seguir el siguiente proceso:
1.° Limpiar bien el balde o recipiente
elegido. 2.° Juntar residuos orgánicos frescos cortados en trocitos. Juntar residuos
orgánicos secos y cortarlos en tamaño pequeño. Después de colocar en el fondo
de los baldes cualquier residuo orgánico como papel, cartón, aserrín,
residuos de césped y/o jardines (residuos secos), entre otros, se deben
colocar los residuos orgánicos. Esto ayudará a que el nivel de descomposición
sea adecuado.
3.° El balde de la compostera debe ser regado y volteado (de
abajo hacia arriba) unas tres veces a la semana para oxigenar la mezcla.
4.°
Una vez lleno el balde con los residuos orgánicos, debe continuarse con el
riego y el volteo por un periodo de 45 días. Luego se obtendrá un compost que
servirá para mejorar la calidad de la tierra de cultivo.
Propuesta 2
Etapa 1:
Preparar la compostera
Etapa 2: Preparar la mezcla de
residuos La compostera Puede ser:
Un macetero Una caja de frutas con cartones viejos (su función es
absorber la humedad) - Preparar el macetero o similar
. Colocar un cartón en la base
- Acondicionar la caja de
madera de fruta o similar. Colocar dos o tres capas de cartón en el fondo y
también forrar la caja por dentro. La función del cartón es absorber el
exceso de humedad.
- Ubicar en lugar ventilado a
la sombra
La mezcla
Residuos orgánicos frescos: cortar en trocitos
Residuos orgánicos secos: cortar en trocitos
• Colocar una capa de residuos orgánicos frescos.
• Añadir encima la misma cantidad de residuos secos.
• Mezclar.
• Probar la humedad adecuada, por ejemplo, con la “prueba del puño”. Coger un
puñado de la mezcla y presionar. Observar si caen gotas de agua. Luego, se añade
un poco más de material seco. La humedad adecuada se reconoce porque, después
de presionar, la mano queda húmeda.
• Cubrir bien con unas tres capas de periódicos viejos o papeles de reúso.3
Actividad: Evaluamos y compartimos nuestra
alternativa de solución tecnológica (día 5)
Recurso 4
Conocemos cómo se van transformando los residuos orgánicos hasta
convertirse en compost
Temperatura, oxígeno y pH en el proceso de compostaje1
1.Fase mesófila.
Dura de 2 a 8 días. Los
residuos inician su proceso de compostaje a temperatura ambiente, y en pocos
días (e incluso en horas), la temperatura aumenta hasta los 45 °C debido a la
actividad de los microbios que utilizan las fuentes sencillas de C y N,
generando calor. La descomposición de compuestos solubles, como los azúcares,
produce ácidos orgánicos y, por lo tanto, el pH puede disminuir hasta cerca
de 4,0 (ácido).
2.Fase termófila o de higienización.
Dura desde unos días hasta meses, según las
condiciones climáticas, el lugar, entre otros factores.
El material alcanza temperaturas mayores a los 45 °C, entonces los microorganismos
mesófilos (que se desarrollan a temperaturas medias) son reemplazados por aquellos
que viven a mayor temperatura, en su mayoría bacterias termófilas que actúan
facilitando la degradación de fuentes más complejas de C, como la celulosa y la
lignina. Ellas actúan transformando el nitrógeno en amoníaco, por lo que el pH del
material sube.
A partir de 60 °C aparecen otras bacterias encargadas de descomponer las ceras,
hemicelulosas (que junto a la celulosa se hallan en las paredes celulares vegetales) y
otros compuestos de C complejos.
El calor generado destruye bacterias patógenas como la Escherichia coli y la Salmonella
spp.
A más de 55 °C se eliminan los quistes y huevos de helmintos y esporas de hongos que
atacan a las plantas. Entonces, el material resulta higienizado.
3.Fase de enfriamiento o mesófila II. Dura de 2 a 5 semanas.
Agotadas las fuentes de carbono y, en especial, el nitrógeno en el material en
compostaje, la temperatura desciende nuevamente hasta los 40-45 °C. Continúa la
degradación de polímeros como la celulosa y aparecen algunos hongos visibles a
simple vista. Al bajar de 40 °C, los organismos mesófilos reinician su actividad y el
pH del medio desciende levemente, aunque en general el pH se mantiene ligeramente
alcalino.
4.Fase de enfriamiento o mesófila II. Dura de 3 a 6 meses.
El material se encuentra a temperatura ambiente. Entonces, se producen reacciones
secundarias de condensación y polimerización de compuestos carbonados para la
formación de ácidos húmicos que son muy nutritivos para las plantas.
RECURSO 5.
Evalúo y comparto mi solución tecnológica
Requerimientos
Cumple
No Cumple
comentarios
1
Puede instalarse en un recipiente con
aireación como baldes viejos, maceteros o
cajas disponibles en cualquier hogar en estos
tiempos de cuarentena. También, de ser
posible, puede instalarse en un área de terreno
en los hogares que lo dispongan (por ejemplo,
en una parte del corral o jardín).
2
El color debe ser oscuro o negruzco.
3
Retiene la humedad.
4
Procede de variedad de residuos orgánicos.
5
Tiene forma de grumos.
6
Su composición es uniforme y no se observan
los componentes iniciales
Actividad:
Explicamos cómo son reguladas las funciones corporales (día 3)
Actividad:
Explicamos cómo se relacionan los sistemas nervioso y endocrino, y cómo los
podemos cuidar para autorregular las emociones y lograr una mejor
comunicación (día 5)
Actividad: Explicamos cómo son reguladas las funciones corporales (día 3)
RECURSO 4 :Descubrimos
las funciones del sistema endocrino, las hormonas y la regulación de la
glicemia
Actividad: Explicamos la importancia de los avances científicos y
tecnológicos en la evolución de los modelos atómicos (día 3)
Actividad: Argumentamos cómo los avances científicos y tecnológicos
ayudaron a construir el modelo atómico actual (día 5)
SABERES
PREVIOS
“¿De qué manera puedo autorregular mis emociones y comunicarme mejor
para mantener una convivencia familiar en armonía?” “.
¿Cómo los científicos colaboraron entre sí y se pusieron de acuerdo
para establecer el modelo actual de la estructura del átomo a partir de la
evolución de los modelos anteriores?”.
SABERES PREVIOS
Actividad: Explicamos la importancia de los avances científicos
y tecnológicos en la evolución de los modelos atómicos (día 3)
REFLEXIONA
Y RESPONDE
“¿Qué importancia tuvo la experimentación en la evolución de los
conceptos teóricos sobre la existencia del átomo?”.
“¿Cómo las tecnologías
existentes aportaron al desarrollo del nuevo conocimiento científico en cada
modelo atómico?”.
“¿Cómo los conocimientos científicos preexistentes apoyaron el
desarrollo de los modelos atómicos?”. Responde las preguntas de Romina con
tus propias palabras.
Avances científicos y
tecnológicos en la evolución de los modelos atómicos
En los recursos anteriores hemos aprendido sobre la historia de la
evolución de los modelos atómicos, desde Leucipo
hasta Schrödinger, y cómo los científicos ayudaron a conocer con profundidad
la estructura del átomo. Ahora, veremos cómo los avances de la ciencia y
la tecnología han contribuido en la construcción del conocimiento actual del
átomo.
Avances científicos y tecnológicos en el modelo de Thomson
Los avances científicos que Joseph John Thomson consiguió requirieron
la observación de trabajos previos de otros científicos, como los realizados
por Wilhelm Röntgen, quien ionizó partículas de aire con el uso de rayos X.
Estos llevaron a Thomson a pensar que las cargas del átomo podían ser
separadas y que este no era indivisible, como lo había planteado Dalton.
Además, en el campo de la experimentación, Thomson requirió de avances
tecnológicos previos para descubrir el electrón, y estos fueron los rayos
catódicos y el tubo de rayos catódicos, usados en sus experimentos.
Los tubos de rayos catódicos son de vidrio al vacío. Un alto voltaje
produce radiación dentro del tubo. Esta radiación recibió el nombre de rayos
catódicos porque se origina en el electrodo negativo o cátodo. En ausencia de
los campos magnéticos o eléctricos, los rayos catódicos viajan en línea
recta, pero cuando estos campos magnéticos y eléctricos están presentes,
doblan los rayos, es decir, los desvían, como se puede observar en la imagen
1.
Por
tanto Thomson concluyó diciendo que los rayos catódicos estaban
hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y estos corpúsculos
procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que significa que los
átomos son, de hecho, divisibles. Igual que nombró pudín de ciruelas a uno de
sus descubrimientos, a este se le llamo budín de pasas ya que estaba
atribuido a Thomsom.
Experimento:
El experimento consiste en mover el flujo de electrones del interior
del tubo con un campo magnético, que fue lo que indujo a Thomson a concluir
que esos rayos que provenían del cátodo no eran rayos X, sino otro tipo,
conformados por partículas materiales que tenían carga negativa, recordar que
los rayos X son ondas electromagnéticas que no modifican su trayectoria
cuando pasan por un campo magnético o eléctrico, en cambio estos rayos
catódicos si lo hacen.
Avances científicos y tecnológicos en el modelo de Ernest Rutherford
Avances científicos y tecnológicos en el modelo de Niels Bohr
Avances científicos y tecnológicos en el modelo atómico cuántico
Actividad: Argumentamos cómo los avances científicos y
tecnológicos ayudaron a construir el modelo atómico actual (día 5)
Actividad:
Diseñamos y explicamos la implementación de una solución tecnológica que
previene la corrosión para el uso responsable de los recursos (día 3)
Actividad:
Diseñamos y explicamos la validación, evaluación y comunicación de una
solución tecnológica que previene la corrosión para el uso responsable de los
recursos (día 5)
Actividad: Diseñamos y explicamos la implementación de una
solución tecnológica que previene la corrosión para el uso responsable
de los recursos (día 3)
SITUACION
SIGNIFICATIVA:
En
casa de la familia de Susana ingresaban y salían por una sola puerta.
Luego de varios años, quisieron abrir el portónde metal y no
pudieron. Por más que giraban las llaves y querían mover los cerrojos,
nada se podía hacer. La superficie tenía una coloración rojiza-marrón;
ya nada se veía nuevo. Llamaron a un cerrajero especialista y le
preguntaron a qué se debía. Él respondió que la falta de uso y la
humedad del ambiente habían producido una corrosión, y que la puerta
debió haber tenido mantenimiento porque de esa manera se hubiera
protegido mejor.
1.¿En
qué medida lo manifestado por el cerrajero es cierto?
2.¿Cuál será la explicación científica de la
corrosión?
3.¿Le sucede esto solo a los objetos
metálicos?
4.¿Cuál
es el papel de la oxidación en la vida cotidiana?
5.¿Cómo hacemos para proponer una solución
tecnológica amigable con el ambiente y el cuidado responsable de los recursos
que sufren de corrosión en nuestro entorno?
CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + H2O + CO2
ácido acético Bicarbonato acetato de dióxido
(vinagre) sódico sodio de carbono
RECURSO 4
Factores ambientales que intervienen
en la corrosión, y determinamos y diseñamos
una alternativa de solución tecnológica
El proceso de corrosión es natural y
espontáneo. La corrosión es una reacción química (oxido-reducción) en la que
intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o
por medio de una reacción electroquímica.
¿Cuáles son los factores ambientales que intervienen en la corrosión
y oxidación?
Sustancias químicas en la atmósfera: Como el SO2 (dióxido de
azufre) producto de la combustión de sólidos y líquidos utilizados por la
población e industria. El NaCl (cloruro de sodio) se incorpora a la atmósfera
del agua del mar y acelera la corrosión.
Desechos animales: Ejercen un ataque químico muy severo a los
materiales por contener amoniaco, metano y óxido nitroso.
Oxígeno del aire Es un compuesto químico que oxida a otra
sustancia en reacciones electroquímicas o de óxido-reducción. Tiene que estar
presente para que la oxidación suceda. Es comburente; sin su presencia no hay
combustión.
Agua Disolvente que tiene un efecto oxidante. Sus protones
son los que tienen capacidad oxidante, que aumenta con la acidez de la
disolución. Se encuentra en el aire en forma de humedad.
Yeso Es el sulfato de calcio, que ataca al acero o metal en
forma superficial, pero que se transforma en corrosivo al combinarse con la
humedad.
Temperatura El aumento de la temperatura tiene efectos sobre
las sustancias ácidas que entran en contacto con metales como el hierro y el
acero. La velocidad de oxidación se acelera y emite más calor.
¿Cuál sería la solución
o soluciones que podría practicar la familia de Susana para enfrentar el problema de la
corrosión? ¿Cuáles son las alternativas para el uso responsable de los recursos metálicos o
de acero y disminuir el impacto en el ambiente?
¿Cómo puedes hacer para proponer una solución tecnológica para el uso responsable de los recursos que sufren corrosión en nuestro entorno y disminuir el impacto en el ambiente? Quizás en tu hogar o comunidad conozcan formas sintéticas, naturales o caseras de disminuir los efectos de la corrosión en los materiales que utilizan. En esta oportunidad, diseñarás una alternativa de solución tecnológica para enfrentar el problema de la corrosión a partir de un material de origen orgánico y natural como el extracto de pulpa de palta o aguacate, y demostrar si disminuye o no la velocidad de corrosión de unos clavos de acero.
¿Cómo puedes hacer para proponer una solución tecnológica para el
uso responsable de los recursos que sufren corrosión en nuestro entorno y
disminuir el impacto en el ambiente?
Lista de requerimientos y características a tener en cuenta.
• Recipientes, frascos o vasos transparentes de vidrio o plástico y
de igual tamaño. Otros recipientes, como por ejemplo un tazón, que sirva para
almacenar la palta; tabla de picar, cuchillo de punta redonda de mesa,
cucharitas, entre otros.
• Licuadora, mortero o batán de piedra. Lo importante es que te
permita obtener un concentrado de pulpa homogénea
• Unos cinco clavos de acero medianos del mismo tamaño. Si están con
un poco de óxido, ayúdate de unas lijas o material áspero y déjalos
brillantes.
• Busca algún recipiente o jarrita medidora, o el frasco de un
producto con capacidad fija.
• Selecciona de dos a tres paltas, dependiendo de su tamaño. Solo
necesitas obtener 250 gramos de pulpa, de color y textura homogéneas.
• Colador fino, por si
obtienes el extracto moliendo
• El licuado o molido de textura uniforme sin grumos. Piensa en
otros requerimientos más, por ejemplo, qué otros recipientes necesitarás, con
qué removerás el extracto, dónde te ubicarás y cómo mantendrás el espacio
limpio.
• Medio litro de agua
destilada o hervida
• NaCl
Diseñamos e implementamos la solución tecnológica
Preparación del medio corrosivo: Prepárate para elaborar una solución de cloruro de sodio (NaCl) o sal al 10 % o 25
gramos, aproximadamente, en 250 ml de agua destilada o hervida, respectivamente. Si
no cuentas con instrumentos de medición, puedes medir con una cucharadita de sal, que
contiene unos 10 g aproximadamente. Esta solución es el electrolito de cloruro de sodio
que nos permitirá simular un medio corrosivo.
Proceso de preparación del inhibidornatural de corrosión
De seguro serás muy observador de los frutos de palta que escogerás. Deben ser de una
coloración externa homogénea y estar maduras pero firmes. Consulta a tu familia cómo
realizar una buena selección, para preparar el extracto de pulpa de palta.
Recuerda que necesitarás 125 g de pulpa. Para obtenerla:
Divide la parte carnosa (mesocarpio) de la palta, córtala en pedazos pequeños y licúalos,
tritúralos o muélelos. En el caso de la licuadora, hazlo durante 3 minutos con 250 ml de
agua destilada o hervida. Si obtienes el extracto por otros medios, ten en cuenta esta
misma cantidad de agua. Deberás distribuir las cantidades necesarias de extracto de
palta o aguacate (inhibidor) en recipientes transparentes.
Para desarrollar tu solución tecnológica, debes realizar el diseño de cada uno de los
procesos que realizarás. Esto te dará claridad y te permitirá prever cualquier dificultad.
Representa el proceso con dibujos y por etapas. Ten en cuenta que los materiales que
utilices deben ser amigables con el ambiente. Prevé tiempos y arma un presupuesto de
lo que necesitarás.
Ahora, inicia los procedimientos y toma en cuenta algunas medidas de seguridad.
• Coloca cuatro vasos de vidrio o recipientes transparentes limpios y secos.
• Vacía en dos vasos o recipientes 120 ml y 80 ml del extracto de pulpa de palta,
respectivamente.
• Vacía en el tercer recipiente 150 ml de solución de medio corrosivo de NaCl.
• Vacía en el cuarto recipiente solo 150 ml de agua destilada o agua hervida.
• En los primeros dos recipientes completa hasta 150 ml con la solución de medio
corrosivo de cloruro de sodio. Combina suavemente con una cuchara.
• Coloca un clavo brillante y seco en cada uno de los cuatro vasos o recipientes.
• Rotula enumerando los recipientes, soluciones y cantidades. Fotografía o dibuja el
antes, durante y después durante diez días. Anota las fechas.
Seguidamente, analiza las causas que dificultan el proceso y decide los ajustes que
realizarás.
