LIBRO DE TEXTO SANTILLANA Natasha Lozano de Swaan Editorial Santillana CIENCIAS FISICA II

1. Ciencias
Física
Natasha Lozano de Swaan
2
El libro Ciencias 2 Física es una obra colectiva, creada y diseñada en el Departamento de
Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, con la dirección de Clemente Merodio López.
1

2. El libro Ciencias 2 Física fue elaborado en Editorial Santillana
por el siguiente equipo:
Edición:
Martha Alvarado Zanabria Digitalización de imágenes:
Coordinación editorial: María Eugenia Guevara,
Roxana Martín-Lunas Rodríguez Gerardo Hernández,
Revisión técnica: José Perales,
Javier Sierra Vázquez Javier Alcántar (EG Servicios
editoriales y gráficos, S.A. de C.V.)
Corrección de estilo:
Martha Johannsen Rojas Editora en Jefe de Secundaria:
Diseño de interiores: Roxana Martín-Lunas Rodríguez
Rocío Echávarri Rentería Gerencia de Investigación
Diseño de portada: y Desarrollo:
Francisco Ibarra Meza Armando Sánchez Martínez
Ilustración: Gerencia de Procesos Editoriales:
EG Servicios editoriales y gráficos, Laura Milena Valencia Escobar
S.A. de C.V. y Mauricio Morales Gerencia de Diseño:
Salcedo Mauricio Gómez Morin Fuentes
Fotografía: Coordinación de Arte y Diseño:
Boris de Swan, Francisco Ibarra Meza
Carlos Hahn,
Archivo Santillana, Juan Miguel Bucio Fotomecánica electrónica:
Trejo, Daniel de la Concha, pág. 80, Gabriel Miranda Barrón,
Elvia Chaparro Manuel Zea Atenco,
Benito Sayago Luna
Diagramación:
Braulio Morales Sánchez,
EG Servicios editoriales y gráficos,
Ediciones y Recursos Tecnológicos
La presentación y disposición en conjunto y de cada página de Ciencias 2 Fisica son
propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproducción parcial o total
de esta obra por cualquier sistema o método electrónico, incluso el fotocopiado, sin
autorización escrita del editor.
D. R. © 2006 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. DE C. V.
Av. Universidad 767
03100, México, D. F.
ISBN: 978-970-29-1761-8
Primera edición: octubre, 2006
Primera reimpresión corregida: mayo, 2007
Segunda reimpresión corregida: marzo, 2008
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana.
Reg. Núm. 802
Impreso en México
2

3. Presentación
La palabra ateneo proviene del término griego athenaion, que designaba al tem-
plo de Atenea, en Atenas −Atenea era la diosa griega de la sabiduría, la inteli-
gencia, el ingenio y las artes, entre otros atributos—. En ese templo los poetas,
oradores y filósofos compartían entre ellos sus obras.
Los antiguos ateneos se basaron en la idea de que la cultura hace la paz. Así, el
intercambio de conocimientos, la enseñanza y el aprendizaje pasaban por dife-
rentes etapas antes de alcanzar su cima: el entendimiento entre los ciudadanos.
La serie Ateneo retoma la idea de compartir el aprendizaje con tus compañe-
ras y compañeros, guiados y orientados por su profesor. Para ello, te propone una
gran diversidad de actividades: algunas favorecen el análisis y la reflexión en
equipo y en grupo; en otras, tendrás oportunidad de ejercitarte individualmente.
La combinación de ambas formas de trabajo intenta ayudarte a desarrollar habi-
lidades necesarias para el estudio de la ciencia, por ejemplo la elaboración de
hipótesis y conclusiones, la búsqueda de procedimientos, la capacidad para cola-
borar en equipo, argumentar una idea, entre muchos otros objetivos. Con el fin
de que tú y tu profesora o profesor se familiaricen con las secciones que integran
cada Bloque y el tipo de actividades que encontrarán, les sugerimos que lean la
Estructura de la obra.
En este libro no te planteamos problemas sino retos, que son oportunida-
des para poner en práctica tus habilidades y conocimientos. Para los retos que
resolverás en la sección de proyectos, a realizar por lo general en laboratorio, te
proponemos un esquema que te ayudará a ser cada vez más independiente en el
diseño y elaboración de un experimento. Para los retos numéricos podrás seguir
las sugerencias que se ofrecen para ayudarte a comprender, analizar, realizar y
revisar tus resultados, de manera que puedas determinar si son correctos.
A través de esquemas, podrás acordar con el grupo y el profesor los criterios
para evaluar los temas que incluye el programa y que están distribuidos para
cubrirse en cinco bimestres. Conocer la forma en que serás evaluado, e involu-
crarte en ello, te ayudará a responsabilizarte de tu propio aprendizaje.
Para facilitarte la búsqueda de información, al final del libro incluimos un
índice analítico, un glosario, así como tablas de conversión de unidades y datos
de interés que te servirán durante el curso. La bibliografía contiene títulos que te
ayudarán a ampliar tus conocimientos.
Con esta serie para la educación secundaria, Editorial Santillana, desea
recuperar la manera de compartir el conocimiento que se tenía en el Ateneo y
participar en tu formación, ayudándote a alcanzar tus metas como ser humano
y ciudadano, en un mundo cuya complejidad exigirá una mayor preparación.
Cuanto más te responsabilices de tu aprendizaje, mayor será tu capacidad de
elegir quién quieres ser y de transformar favorablemente el país donde te tocó
vivir.
La inauguración de una nueva escuela es una excelente oportunidad para pro-
mover el conocimiento mediante el intercambio de ideas, la reflexión, el análisis
y la crítica, por ello te decimos, ¡bienvenido al Ateneo!
3

4. Estructura
En distintas épocas de nuestra historia la curiosidad innata nos ha ayudará a integrar tus conocimientos sobre ciencia y tecnología,
conducido a grandes preguntas sobre las leyes físicas que rigen el y sus procesos e interacciones con los de otras áreas, así como
Universo, y la persistencia ha dado pie a grandes descubrimien- sus efectos sociales y en el ambiente.
tos. Varios hallazgos se hicieron sólo mediante la observación. Al final de los primeros cuatro bloques de esta obra encon-
Después se empezaron a usar los experimentos para comprobar trarás opciones para desarrollar los dos proyectos de integración
la veracidad o falsedad de las ideas sobre un fenómeno, y así que establece el programa de estudios.
surgió el método de la experimentación. En esta evolución la fí- El Bloque 5 ofrece varias propuestas para trabajar en
sica ha sido esencial, porque ha aportado las herramientas para equipo los proyectos de fin de curso y presentarlos al grupo
estudiar y comprender lo que ocurre a nuestro alrededor. o a la comunidad escolar. Asegúrate de que entre todos tus
El objetivo de este libro es guiar de manera accesible y amena compañeros cubran dichos los temas, pues de ese modo el
tu encuentro con esta ciencia, en los diversos temas que estable- aprendizaje será más enriquecedor.
ce el programa de Ciencias 2, con énfasis en Física. Asimismo, te
Entrada de bloque
1
1 Cada bloque inicia con un texto sobre el tema que se
estudiará. En la página siguiente se incluye la sección Qué
sé, la cual te permitirá explorar tus conocimientos previos.
La sección Qué lograré aprender te ayudará a identificar
los conocimientos nuevos que habrás de adquirir; también
te sugiere criterios para tu evaluación con tres niveles de
aprendizaje conceptual. El apartado Mi proyecto te invita a
que elijas uno o más de los proyectos que se incluyen en las
páginas finales y los desarrolles.
Entrada de lección
2 En algunas entradas de lección se propone una actividad
que te ayudará a familiarizarte con el nuevo tema.
3 En el Ateneo es una sección que retoma el nombre de la
serie y propone actividades en equipo o grupales, en las que
2 podrás compartir conocimientos e intercambiar opiniones
para enriquecer tu aprendizaje, a partir de lo que saben otros
miembros del grupo y de lo que tú les puedes aportar. Con el
3 aprendizaje cooperativo podrás integrar gran parte de esos
conocimientos.
Te sugerimos que antes de realizar cualquier actividad,
ya sea “En el Ateneo”, “Con ciencia” y “Mis proyectos”
consultes a tu docente para conseguir los materiales
necesarios.
En las distintas actividades que se presentan, tanto en
los recuadros “Con ciencia” como “En el Ateneo”, hallarás
unos iconos que se muestran abajo, e indican el lugar
más adecuado donde podrás realizarlas:
En el aula
En casa
En el patio de tu escuela
En el laboratorio
Esto te ayudará a organizarte.
4

5. ¿Sabía
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4 A lo largo de la obra encontrarás otro apartado llamado Con ciencia, que se le red el año de 19 e des-
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También intenta mostrarte que la tecnología no es sólo ciencia aplicada,
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mientos, pues contiene distintos tipos de información que despertarán al que
tu curiosidad en el tema de estudio. 7 :
6 Conéctate brinda opciones de fuentes de información, algunas de ellas je-
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en Internet, para que investigues acerca de los temas de estudio que se ¿Qué aprendí
Las fuerzas ma en esta lecció
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abordan. Asimismo, sugiere actividades relacionadas con tecnologías de la y la gravitacion
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polos, a los que gnética siempre eléctricas
información. Los polos de
llamamos polo
igual nombre
norte y polo sur.
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La Tierra es un rente se
7 ¿Qué aprendí en esta lección? Es una sección que se encuentra al final brújula. inmenso imán
y sus polos son
contrarios a los
de la
de cada lección y ofrece un breve resumen de lo más relevante.
8 En la sección Mi proyecto se proponen tres diferentes temas, para
8 que elijas el que más te atraiga y ayude a poner en práctica tus
aprendizajes. Para enmarcar el trabajo de investigación se proponen
los siguientes puntos:
• Objetivo
• ¿Qué sé del tema?
• ¿Qué quiero saber?
• ¿Qué haré para saberlo?
• ¿Cómo lo evidencio y lo comunico?
Dentro de este esquema podrás describir los experimentos, com-
probarlos y obtener las conclusiones del proyecto. En el primer bloque
encontrarás parte de la información con esta estructura, lo que te fa-
miliarizará con su uso.
9
9 En la última sección de cada bloque Mis retos: demuestro lo que
sé y lo que hago se presentan más de 20 ejercicios*. En ella se
revisan las preguntas de la sección inicial Qué sé, para que compa-
res tus respuestas antes y después de estudiar el bloque. Además te
propone regresar a la tabla Qué lograré aprender, de la entrada de
bloque, para que lleves a cabo una autoevaluación. Esto te ayudará a
reflexionar sobre lo que aprendiste, a evaluar y a poner en práctica
tu apendizaje con diversos ejercicios. A lo largo del texto hemos
resaltado con verde los conceptos más importantes, los cuales
podrás localizar también en un Glosario al final de libro. Asimismo,
las ideas principales o textos relevantes se identificaron en color
púrpura. El uso del lenguaje matemático se señala en color azul
oscuro. Del mismo modo, se emplean recuadros con leyendas para
advertirte de riesgos, o hacerte alguna observación.
En síntesis, te invitamos a recorrer y adentrarte por los caminos de la física, del saber y
saber hacer de la actividad científica. Que conozcas sus vínculos con la tecnología, con
otras áreas del conocimiento y desarrolles tus propios valores. Integrar todo ello te per-
mitirá acrecentar tus capacidades, evolucionar como ser humano pensante, mejorar las
*El resultado de los retos numéricos se relaciones con tus semejantes y aprender a cuidar el medio ambiente. A la larga esto te
encuentra en las páginas 260 y 261. ayudará a integrarte de manera consciente y exitosa en esta sociedad cambiante.
5

6. Contenido
Bloque 1 Bloque 2 Bloque 3
8 54 108
El movimiento. La descripción Las fuerzas. La explicación de Las interacciones de la materia.
de los cambios en la Naturaleza los cambios Un modelo para describir lo que
no percibimos
1 La percepción 1 El cambio como resultado
del movimiento 10 de las interacciones entre 1 La diversidad de los objetos 110
1.1 Los sentidos y nuestra percepción objetos 56 1.1 Características de la materia.
del mundo, ¿cómo sabemos que 1.1 ¿Cómo se pueden producir ¿Qué percibimos de las cosas? 110
algo se mueve? 10 cambios? El cambio y las 1.2 ¿Para qué sirven los modelos? 115
1.2 ¿Cómo describimos el movimiento interacciones 56 De tela, de plástico, de números 115,
de los objetos? 12 Para entenderse, para aprender
2 Una explicación del cambio: y para el futuro 116
La medición y el Sistema
Internacional 12, Sistema de la idea de fuerza 60
2 Lo que no percibimos de
referencia y vectores 17, Rapidez y 2.1 La idea de fuerza: el resultado
velocidad 21, Las gráficas 23 la materia 117
de interacciones 60
1.3 Un tipo particular de movimiento: 2.2 ¿Cuáles son las reglas del 2.1 ¿Un modelo para describir
el movimiento ondulatorio 26 movimiento? Tres ideas la materia? 117
Definición de ondas transversales fundamentales sobre las fuerzas 64 2.2 La construcción de un modelo
y longitudinales 27 Primera ley de la dinámica 64, para explicar la materia 119
2 El trabajo de Galileo: una Segunda ley de la dinámica 65, 3 Cómo cambia el estado
Tercera ley de la dinámica 66
aportación importante para de la materia 122
2.3 El movimiento de los objetos
la ciencia 31 en la Tierra y de los planetas en el 3.1 Calor y temperatura, ¿son
2.1 ¿Cómo es el movimiento de los Universo: la aportación lo mismo? 122
cuerpos que caen? 31 de Newton 71 La temperatura 122, El calor 124,
¿Qué sé? ¿Qué quiero conocer? 31, ¿Calor y energía? 125, Propagación
3 La energía: una idea de calor 127, Conservación de
¿Qué haré para saberlo? 32, ¿Cómo
lo evidencio y lo comunico? 33 fructífera y alternativa la energía 128
2.2 ¿Cómo es el movimiento cuando de la fuerza 78 3.2 El modelo de partículas
la velocidad cambia? La y la presión 130
3.1 La energía y la descripción
aceleración 35 Presión en sólidos 130, Presión en
de las transformaciones 78
líquidos 131, Principio de Pascal 135,
3 Mis proyectos 40 Fuentes de energía renovables, Presión en gases, Presión atmosférica.
Fuentes de energía no renovables 80 ¿Pesa el aire? 136
3.1 ¿Liebre o tortuga? 40
3.2 La energía y el movimiento 82 3.3 ¿Qué le sucede a la materia
3.2 Prevención de riesgos en caso
de sismos 42 4 Las interacciones eléctrica cuando cambia la temperatura
3.3 Las ondas y magnética 85 o la presión aplicada sobre ella? 142
44
4.1 ¿Como por acto de magia? 4 Mis proyectos 146
Mis retos: Demuestro
Los efectos de las cargas eléctricas 85 4.1 Feria de calor y presión 146
lo que sé y lo que hago 46
4.2 Los efectos de los imanes 90 4.2 Pistola de agua 148
5 Mis proyectos 96 4.3 Todo acerca de submarinos 150
5.1 El parque de diversiones 96 Mis retos: Demuestro
5.2 Salvemos al huevo 98 lo que sé y lo que hago 152
5.3 Las mareas 100
Mis retos: Demuestro
lo que sé y lo que hago 102
6

7. Bloque 4 Bloque 5 Mis proyectos finales
160 204
Manifestaciones de la estructura Conocimiento, sociedad
interna de la materia y tecnología
1 Aproximación a los 1 La física y el conocimiento 5 Mis proyectos 238
fenómenos: relación con del Universo 206 5.1 Diseño y elaboración de un folleto 238
la naturaleza de la materia 162 1.1 ¿Cómo se originó el Universo? 5.2 Diseño y elaboración de un
1.1 Manifestaciones de la estructura Ámbito de conocimiento científico 206 experimento 239
interna de la materia 162 Los primeros pasos 206, La astronomía 5.3 Máquinas simples 240
en China, En tiempos de los babilonios 207, 5.4 Deporte o danza 241
2 Del modelo de partícula En la época prehispánica 208, La
5.5 Sonido e instrumentos musicales 242
al modelo atómico 165 astronomía y la cosmología griega 209,
La astronomía en los siglos XVI y XVII 209, 5.6 Obra de teatro (opcional) 244
2.1 Orígenes de la teoría atómica 165
El siglo XXI y la cosmología 210 5.7 Línea de tiempo 246
3 Los fenómenos 1.2 ¿Cómo descubrimos los 5.8 Película (opcional) 248
electromagnéticos 170 misterios del Universo? 213
Retos de repaso 250
3.1 La corriente eléctrica en los ¿Cómo sabemos de que están hechas las
estrellas? 216 G Glosario 252
fenómenos cotidianos 170
2 La tecnología y la ciencia 218
T Tablas de equivalencias 255
¿Qué hace que se desplacen los
electrones? 170, Intensidad de 2.1 ¿Cuáles son las aportaciones
R Respuestas a los retos
corriente 172 numéricos 260
de la ciencia al cuidado
3.2 ¿Cómo se genera el y conservación de la salud 218 B Bibliografía 262
electromagnetismo? 178 I Índice analítico
Partes artificiales y salud, El sonido 218, 263
3.3 ¡Y se hizo la luz! 182 Los rayos X, La radiactividad 219, Fibra
¿Qué es una onda óptica, Miniaturización, Rayo láser 220
electromagnética 182, 2.2 ¿Cómo funcionan las
El espectro 183, Longitudes de onda telecomunicaciones? 221
del espectro electromagnético 184,
De la comunicación a la
Y… ¿cómo vemos las cosas? 185,
telecomunicación 221
Espejos y lentes: reflexión y
refracción 188 3 Física y medio ambiente 224
4 Mis proyectos 194 3.1 ¿Cómo puedo prevenir riesgos
4.1 Construye un dispositivo en caso de desastres naturales
eléctrico 194 haciendo uso del conocimiento
científico y tecnológico? 224
4.2 Juguemos con luz y colores 196
La atmósfera terrestre 224,
4.3 Concurso literario 198 Movimientos de la Tierra 225,
Mis retos: Demuestro Movimientos del mar 226
lo que sé y lo que hago 200 3.2 ¿Crisis de energéticos? ¿Cómo
participo y qué puedo hacer? 228
Recursos naturales no renovables 228,
Recursos renovables, ¿Cómo
ayudar? 229
4 Ciencia y tecnología en el
desarrollo de la sociedad 231
4.1 ¿Qué ha aportado la ciencia al
desarrollo de la humanidad? 231
4.2 Breve historia de la física en
México 235
7

8. B L O Q U E
El movimiento
1 La descripción de los cambios
en la Naturaleza
Con seguridad alguna vez has obser-
vado un hecho de la Naturaleza que
te causó asombro y te llevó a pre-
guntarte cómo y por qué sucedía.
Lo mismo le ocurrió a los griegos
de la Antigüedad, que habitaron el
archipiélago que baña el mar Egeo,
al norte del Mediterráneo.
Esta actitud de los seres humanos
dio origen a la ciencia y, en particu-
lar, a la física.
El propósito de este bloque es
guiar tus primeros pasos en el que-
hacer de la física: en tus observa-
ciones, experimentos y reflexiones
sobre el movimiento de todo lo que
te rodea. Esos conocimientos te per-
mitirán comprender la importancia
de los sentidos (así como sus limi-
taciones) y la utilidad de los instru-
mentos para explicar los fenómenos
relacionados con el movimiento.
Te invitamos a que hagas un
recorrido por la física y a que redes-
cubras lo que percibes, a conocer
a sus protagonistas y los conceptos
que han cambiado la historia de la
ciencia, así como a prepararte para
mirar el mundo con otros ojos.
8

9. Qué sé Mi proyecto
Lo que estudiarás en el Bloque 1 te permitirá
• ¿Cómo te das cuenta de que algo se mueve?
desarrollar un proyecto en el que integres tanto
• ¿Sabes qué es la rapidez? ¿Alguna vez la has medido?
los nuevos conocimientos de esta asignatura
• ¿Sabes qué es la velocidad? ¿Alguna vez la has medido?
como los de otras, a partir de tus inquietudes
• ¿Supones que el movimiento se observa igual desde
e intereses. (Ver las páginas 40-45).
distintos lugares?
• ¿Sabes qué es la aceleración?
En el siguiente cuadro encontrarás los objetivos de este Bloque, así como
algunos criterios para que evalúes tus logros, según el aprovechamiento
que hayas alcanzado. (A corresponde al mayor logro de comprensión). Sin
embargo, es importante que acuerdes con tu maestro, o maestra, qué otros
aspectos tomarán en cuenta para la evaluación, así como su asignación
numérica.
Qué lograré aprender
Criterios A B C
Comprendo y explico los diferentes tipos Soy capaz de explicar qué
Percepción del de movimiento. es el movimiento. Tengo una idea general
movimiento Entiendo por qué la luz y el sonido se rela- Relaciono el sonido y la luz con de qué es el movimiento.
cionan con los fenómenos ondulatorios. vibraciones.
Distingo la diferencia
Tengo una idea de velocidad.
entre movimientos rápidos
Puedo explicar y aplicar los conceptos Sé qué son los vectores.
y lentos.
de velocidad, rapidez y aceleración. Doy ejemplos de cantidades
Descripción Reconozco que hay
Identifico las características del vectoriales y escalares.
del movimiento movimientos en los que
movimiento a partir de las gráficas Puedo hacer cálculos relacionados
la rapidez cambia. Puedo
posición-tiempo. con el movimiento rectilíneo
calcular la rapidez
uniforme.
en casos sencillos.
Entiendo qué son la longitud
de onda, la frecuencia, la veloci- Puedo dar ejemplos
Movimiento dad de propagación y sé cómo de fenómenos ondulatorios. Entiendo en forma general
ondulatorio se relacionan. Conozco algunas características qué son las ondas.
Distingo entre ondas transversales del sonido.
y longitudinales.
Puedo hacer experimentos sobre Sé que se pueden hacer
Puedo explicar el movimiento y diseñar
el movimiento con ayuda de un experimentos para
Investigación experimentos para analizarlo, también
adulto. analizar el movimiento.
graficar los resultados que obtengo.
y diseño de Hago gráficas del movimiento Tengo una idea general
Manejo todos los instrumentos
experimentos rectilíneo uniforme. sobre la medición
de medición para analizar el
Sé usar el cronómetro de distancias y tiempos.
movimiento.
y el flexómetro.
9

10. LECCIÓN
1 La percepción del movimiento
1.1 Los sentidos y nuestra percepción del mundo,
¿cómo sabemos que algo se mueve?
Si miras con atención a tu alrededor, encontrarás que la Natu-
raleza es lo menos estable, lo menos permanente. Los cambios
son constantes. Vemos el movimiento en los seres vivos y los
inanimados, en los cuerpos naturales y los artificiales, en todo
nuestro entorno.
Percibes el movimiento en muchos objetos que te rodean.
Por ejemplo, ves cómo vuelan los pájaros y los aviones, quizá
también has visto a un perro corriendo tras un gato, o a un
automóvil o un autobús deteniéndose ante el semáforo en rojo.
De hecho, tú también has sentido el movimiento al correr o
al andar en bicicleta, además de sentir el viento sobre tu rostro,
o percibir el ruido que producen los objetos que pasan cerca
y luego se alejan, aunque no los veas, como la sirena de una
ambulancia, el claxon de un automovilista, o los tacones altos
de tu vecina.
Pero también hay movimientos que transcurren con tal lenti-
tud que requieres mucha paciencia para detectarlos; en cambio
otros, curiosamente, que no los percibes porque ocurren con
gran rapidez. El movimiento puede ser muy lento o demasiado
rápido.
Por tu experiencia, sabes que aunque las imágenes de esta
página no se mueven, en cada escena se captó algún movimien-
to, ¿qué reconoces en ellas que te llevan a saberlo?
Puedes reconocer el movimiento de los objetos, e incluso
predecirlo. Esto es muy importante porque, con seguridad, te
ha ayudado a esquivar un golpe o accidente, o bien, a colocarte
donde sabes que llegará la pelota si juegas futbol, voleibol o
basquetbol, y recibir el pase.
También es posible que te hayas preguntado, ¿la luz se
mueve?, ¿y el sonido? Y quizá la pregunta cambiaría ¿cómo
se mueven? Eso te muestra que hay hechos sobre el movi-
miento que puedes explicar
1.2. Arriba: reconoces que el atleta está
corriendo porque ves las posiciones de sus
sin ningún problema, pero
piernas y brazos. Derecha: sabes que la hay otros que no son tan
bicicleta está en movimiento, porque no sencillos.
alcanzas a ver de forma individual los rayos El movimiento está tan
de las ruedas, es decir, están girando. relacionado con tu vida que
parece innecesario tener que
aclarar qué es, sin embargo,
aunque es fácil reconocerlo e
incluso en algunos casos pre-
decirlo, no es tan sencillo de
explicar; a la humanidad le
llevó muchos siglos lograrlo.
10

11. En el Ateneo
1. ¿Cómo me doy cuenta de que se mueven las cosas?
Reúnete con tu equipo y comenta cómo te das cuenta de que un cuerpo está
en movimiento.
Procedimiento
■ Haz una lista de los diversos tipos de movimientos.
■ Explica si consideras que la luz y el sonido se mueven, o no, y por qué.
■ Clasifica los movimientos en lo que puedes ver, oír, sentir con tu piel y lo 1.3. El aleteo de un ave que pase cerca de
que sabes por lógica, como en un dibujo. ti, también te indica su movimiento, aunque
■ Acuerda con tu equipo lo que es rápido y lo que es lento. Clasifica los no lo veas.
movimientos de tu lista en rápidos o lentos.
■ Dibuja un objeto en movimiento. ¿Qué características de tu boceto
le indican a tus compañeros y compañeras que el objeto está en
movimiento?
■ Presenta tu lista, clasificaciones y dibujos al grupo. (Recuerda: lo que
importa es tu idea del movimiento, no que seas un buen dibujante).
■ Completa tu lista con las opiniones de tus compañeros y compañeras
de grupo.
Con ciencia
1. Los planetas
Los antiguos griegos descubrieron que algunas
estrellas no permanecían fijas en el firmamento Marte
y les dieron el nombre de planetas, que proviene
de la voz griega planétes y significa errante. Luna
Venus
Para ello, localizaban el planeta en cuestión y lo
observaban durante varias noches, de ese modo
percibían su cambio de posición con respecto
a otras estrellas que por su lejanía parecen man-
tenerse fijas.
La clave para describir el movimiento de los
cuerpos es comparar contra aquello que se
considera fijo. Puedes ir preparando la actividad
1.4. Con un poco de paciencia, a lo largo de varias
que se propone en el recuadro Con ciencia, noches, podrás observar el movimiento de planetas,
“Guía para observar las estrellas”, de la como Venus o Marte, cuando cambian de posición con
página 213. respecto a estrellas lejanas.
¿Qué aprendí en esta lección?
El movimiento es un fenómeno cotidiano. Estamos acostumbrados a per-
cibirlo y a predecirlo. Sin embargo, esto no es suficiente para clasificar o
explicar el movimiento.
11

12. 1.2 ¿Cómo describimos el movimiento
de los objetos?
La medición y el Sistema Internacional
Para describir con precisión algún fenómeno de la Naturaleza, primero
necesitamos observarlo y medirlo. Las cantidades que se pueden medir se
llaman magnitudes. La ciencia sólo trabaja con magnitudes, y la física sólo
con algunas de ellas.
En el Ateneo
1. Los patrones y el Sistema Internacional
Medir es comparar contra un objeto llamado patrón de medida, o unidad
patrón. Durante muchos siglos cada país, cada pueblo, tenía su propio sistema
para medir. Por ejemplo, se usaban objetos como varas, recipientes de la locali-
dad, o el pulgar, el pie o cualquier parte cuerpo de algún gobernante en turno.
Claro, cada país podía tener un rey con diferentes dimensiones y, además,
si alguna persona no sabía que había un nuevo gobernante, podía ser timado.
Te proponemos una actividad para que pruebes lo difícil que es ponerse
1.5. Marco de pesas que le obsequiaron al de acuerdo, cuando usas diferentes patrones.
presidente Benito Juárez, cuando México
adoptó el sistema métrico decimal, en 1861. Procedimiento
Casi cien años después, en 1960, se empezó ■ Forma un equipo con dos compañeros o compañeras y escojan algo que les
a usar el Sistema Internacional de Unidades sirva para medir distancias: pie, mano, un paso, tu cuaderno o tu lápiz, cual-
en nuestro país. quier cosa que no sea, por supuesto, una regla de tu juego de geometría.
■ Mide el largo y el ancho de tu salón con ese patrón.
■ Calcula el área (que te quedará en tus unidades al cuadrado, por ejemplo,
lápices cuadrados).
Los términos resaltados con verde ■ Compara tu resultado con el de tus compañeros.
son conceptos clave que también • ¿Puedes saber si el área que determinaste con tu patrón, es la misma
podrás consultar en un glosario, en que obtuvo otro equipo?
las páginas 252-254 de este libro. • ¿Quién tiene razón?
• ¿Cuál es la mejor medida?
• ¿Puedes convencer a los demás de que tu patrón es el mejor?
• ¿Podrías persuadir a todos tus compañeros de la escuela de usarlo?
A la humanidad le costó siglos renunciar a sus patrones locales y elegir uno
que convenciera a todos. Así, entre los siglos XVIII y XX se empezaron a normali-
zar los sistemas de medidas y se propuso primero el Sistema Métrico Decimal,
que después se convirtió en el Sistema Internacional de Unidades, simbolizado
unicamente con SI. En este sistema, las subdivisiones y los múltiplos de las uni-
dades de masa y longitud son decimales.
En la actualidad, Estados Unidos de América es el único país que no ha decre-
1.6. En muchos lugares de la República tado el uso obligatorio del Sistema Internacional y emplea el Sistema Inglés.
Mexicana aún se conservan algunos patrones
que no se usan en otros países, como el
• ¿Para qué sirve el Sistema Internacional de Unidades?
cuarterón, la lata de sardinas o el manojo y, • Investiga cuáles son las unidades patrón, de qué materiales están
algunas veces, para contar se usa la docena hechas y dónde se encuentran las originales.
y la gruesa.
12

13. El Sistema Internacional (SI) estableció siete magnitudes fundamenta-
les y sus unidades. Al final del libro (página 255) puedes consultar esta y
otras tablas.
Unidades fundamentales del SI
Magnitud Unidad Símbolo ¡Conéctate!
Longitud metro m Visita el sitio:
www.redescolar.ilce.edu.mx
Masa kilogramo kg
Elige la opción “educación
continua”, luego oprime en la
Tiempo segundo s
ventana “ConCiencia”, a con-
tinuación selecciona “Física”,
Intensidad de corriente eléctrica ampere A donde encontrarás varios
temas de interés, como el de
Temperatura termodinámica kelvin K “Sistemas de Unidades”.
En éste comprobarás que
Cantidad de sustancia mol Mol incluso en 1999, el malentendi-
do provocado por usar diferen-
Intensidad luminosa candela Cd tes unidades le costó a la NASA
¡la pérdida de una nave y
125 millones de dólares!
Durante el curso comprenderás el significado de todas estas magnitu- Además, encontrarás mucha
des. Se pueden formar más unidades con combinaciones de las funda- información interesante acerca
mentales. de este tema.
Todas las magnitudes tienen una unidad en el SI y cada unidad corres-
ponde sólo a esa magnitud.
Las unidades tienen subdivisiones y múltiplos. Cuando la magnitud
está escrita con múltiplos y submúltiplos de sus unidades, no está en
unidades del SI. Como has usado muchas veces los múltiplos y los sub-
múltiplos, quizá ya te diste cuenta de que los prefijos se pueden aplicar en
cualquier unidad. Por ejemplo, mili, que significa dividir la unidad entre
mil, puede anteponerse tanto a los gramos como a los metros o a cual-
quiera otra. Lo mismo sucede con las cantidades mayores que la unidad.
Por ejemplo el prefijo kilo, que significa mil veces la unidad, se antepone
a todas las unidades, excepto las de tiempo.
¿Y por qué el tiempo no se rige con las mismas reglas que todas las demás?
Originalmente y en muchas culturas los sistemas de medición no fueron deci-
males. De hecho, aun cuando existe consenso para usar el sistema decimal en
varias unidades, esto no se ha logrado para medir los múltiplos del segundo
en forma decimal. Por ello has aprendido que el múltiplo del segundo es el
minuto y que tiene sólo sesenta segundos y no cien. El problema de este
tipo de medición es que debes memorizar cada relación, mientras que en
el sistema decimal sabes que siempre aumenta o disminuye de diez en diez.
Al final del libro (páginas 255-259) encontrarás más tablas de múltiplos,
submúltiplos, del tiempo, del SI y del Sistema Inglés.
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14. En el Ateneo
1. La importancia de resolver retos
En este libro no encontrarás problemas, sino retos. Lo importante no es el
nombre, sino la actitud que tomes frente a ellos. Un reto es una oportunidad
de poner en práctica tus habilidades y conocimientos, es decir una forma de
aprender. Para resolver retos es conveniente elegir un método; si aún no cuen-
tas con uno, pide ayuda a tu profesor para encontrar el que más te convenga.
En este libro te proponemos uno que podrás aplicar no sólo en los retos que se
te presenten en tu curso de Física, sino en otras situaciones:
Procedimiento
■ Primero trata de entender con claridad en qué consiste el reto. Para ello
es indispensable identificar los elementos y usar la información que cono-
ces; es decir, los datos y también los que quieres saber, a lo que se llama
incógnitas.
■ Es muy importante que tus datos sean congruentes. Esto significa que
cada magnitud se debe medir en las mismas unidades en todo el proce-
dimiento. Por ejemplo, si en un dato la distancia se expresa en metros,
también debe estar en metros en todos los demás. Si no es así hay que
convertir las unidades para lograrlo.
■ Identifica con qué herramientas puedes afrontar el reto. Desde expresiones
matemáticas o ecuaciones, hasta instrumentos o procedimientos útiles.
■ Si requieres expresiones matemáticas para resolver tu problema, debes
llevar a cabo los siguientes pasos:
• Realiza las operaciones algebraicas necesarias para despejar la incógnita
de la expresión matemática. Éste es un paso que sólo tendrás que hacer
cuando la incógnita que buscas no está sola de un lado de la igualdad.
• Sustituye los símbolos de las magnitudes por sus valores numéricos
en las expresiones matemáticas, sin olvidar las unidades.
• Calcula el resultado numérico de las operaciones y comprueba si las
unidades son correctas y acordes con la magnitud solicitada.
■ Analiza tus resultados. Recuerda que en física (y en casi todas las ciencias)
una expresión numérica nos da información más allá del valor numérico.
¿Es lógico? ¿Qué conclusiones puedo obtener a partir del resultado?
En la sección “Retos: demuestro lo que sé y lo que hago”, de los bloques 1, 2,
3 y 4, hallarás varios retos resueltos con este procedimiento. Esto te permitirá
observar su desarrollo paso a paso. También encontrarás otros retos en los que
podrás ensayar lo aprendido y familiarizarte con este método, u otro que hayas
decidido utilizar.
■ Existen retos que dependen del trabajo en equipo, como algunos que
encontrarás en la sección “En el Ateneo” o en la lección de “Mis proyec-
1.7. Vencer tus retos fortalecerá la confianza
tos”. Es muy importante que escuches las aportaciones de tus compañeros
en ti mismo.
y compañeras y compartas lo que piensas para que logres
los objetivos de esta forma de aprendizaje.
14

15. Con ciencia
1. Los instrumentos de medición 1.8. a) y b) Estos instrumentos sirven para
medir el tiempo pero su precisión es distinta.
Existen muchos instrumentos de medición y ahora
empezarás a emplearlos para dar resultados. Por ello, a)
b)
será necesario que aprendas a usarlos. Pide a tu docen-
te que te los presente.
Todos ellos tienen escalas, y la precisión de éstos se
relaciona con la mínima escala que pueden medir. Eso
no significa que siempre debemos usar el instrumento
de menor escala (sería un poco absurdo que midieras el
largo de una cancha profesional de futbol, con tu regla).
1.9. Los instrumentos de la izquierda sir-
ven para medir longitudes, sin embargo
sus escalas y la forma en que se usan,
son muy diferentes.
Algunos instrumentos se deben calibrar antes de utilizar, es decir, ajus-
tarlos para que las unidades que miden correspondan a las unidades esta-
blecidas mediante patrones conocidos, como se muestra en la fotografía
1.11b. Si no se hacen los ajustes necesarios, los datos no serán correctos.
Como no se puede medir con mayor precisión que la escala mínima
de un aparato, se dice que todo instrumento tiene una incertidumbre y
su valor se indica como la mitad de la mínima escala.
La longitud del sacapuntas de la figura 1.10 está entre: 0 1 cm 2 3
2.7 + 0.05 = 2.75 cm y
2.7 – 0.05 = 2.65 cm 1.10. Si mides con una regla la longitud de este
que se puede escribir como: sacapuntas, es de 2.7 cm. La mínima escala
de la regla es 0.1 cm y la mitad de la mínima
Longitud = 2.7 cm ± 0.05 cm
escala es 0. 05 cm.
Se utiliza el símbolo ± (más menos) para indicar la incertidumbre.
(a) (b)
1.11. Cuando vayas al supermercado o a la
tienda, observa cómo calibra el dependien-
te su báscula: (a) por lo general, primero
debe ajustar a ceros el instrumento como
se observa; (b) después coloca un patrón
o "pesa" (o varios de ellos) y verifica que
la lectura coincida con la medida del pa-
trón. Nota que en (b) el patrón marca 1 kg
exacto. Algo similar llevarás a cabo en tu
laboratorio.
15

16. En el Ateneo
1. ¡Tomemos medidas!
Reúnete con dos compañeros y realiza la siguiente
actividad.
Procedimiento
■ Solicita ayuda a tu profesor o profesora para apren-
der a usar algunos instrumentos que puedes encon-
trar en tu laboratorio.
Micrómetro
Nonio o Vernier
Flexómetro
Báscula, u otros, como la cinta métrica.
■ Utiliza el instrumento adecuado para medir:
• El grueso de tu uña
• La masa de tu cuaderno
• El largo de tu cuaderno
• El ancho de tu libro 1.12. ¿Qué instrumentos utilizas para medir
• El diámetro de tu lápiz tu estatura?
• El grueso de la pasta de tu cuaderno
• La altura del salón
• Tu estatura
■ Elabora en tu cuaderno una tabla como la que se muestra abajo y registra en ella todos los datos que obtengas.
■ Compara tus datos con los de otros equipos, comenta si existen diferencias y explica por qué pueden ocurrir.
Objeto a medir Instrumento Escala mínima Dato Incertidumbre
Grueso de tu uña
Masa de tu cuaderno
Largo de tu cuaderno
Ancho de tu libro
Diámetro de tu lápiz
Grueso de la pasta de tu cuaderno
La altura del salón
Tu estatura
Patio de la escuela
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17. Con ciencia
1. ¿Cómo convertir unidades?
Muchas veces necesitamos conocer el valor de una magnitud en otras unida-
des. Para lograrlo hay que conocer la relación que existe entre ellas; por ejem-
plo, si recorres 500 m y quieres determinar cuántos kilómetros son, primero
debes investigar cuántos metros tiene un kilómetro. En las tablas incluidas al
final del libro encontrarás que:
1 km = 1 000 m
Cuando divides dos cantidades iguales, el resultado siempre es uno (1). Por
lo que al dividir las cantidades anteriores obtendremos uno (1).
1 km 1000 m
=1
1000 m 1 km
A estas divisiones entre cantidades iguales, y expresadas en unidades
diferentes, se les llama factores unitarios.
Para convertir unidades sólo debes seleccionar el factor adecuado, y así
obtener la unidad que buscas. En el ejemplo anterior haríamos lo siguiente:
1 km 500 m km 500 km
500 m= 500 m = = = 0.5 km
1000 m 1000 m 1000
Observa que en las operaciones anteriores, hay una etapa donde la unidad
metro (m) se encuentra en el numerador y en el denominador. Por ello se anu-
lan y se marcan con una diagonal para mostrar que se eliminan.
Sistema de referencia y vectores
Para describir un movimiento es fácil explicar debes compararlo con
algo. Al lugar desde donde lo haces se le llama sistema de referencia.
Aquí analizaremos con detalle estos sistemas.
Si observas la figura 1.13 de la p. 18, te darás cuenta de que para Julián,
el niño que va sentado en la caja del triciclo, su hermano, Emiliano, no se
mueve. Sin embargo, para la abuela, que se encuentra parada sobre la ban-
queta, ambos niños se mueven en el triciclo.
El movimiento de los cuerpos depende del sistema de referencia que
se usa para describirlo, o sea, del observador que lo percibe. Por ello debe-
mos indicarlo con precisión antes de describir el movimiento de cualquier
objeto. Un cuerpo se mueve respecto de un sistema de referencia cuando
cambia su posición relativa, de modo que el reposo o movimiento depen-
den del sistema que se elija para estudiarlo. En nuestro ejemplo, desde el
17

18. 1.13. Izquierda: para el niño que va sentado
en la caja del triciclo, su hermano no se
mueve y por lo tanto no describe ninguna sistema de referencia ubicado en el asiento de Julián, su hermano está en
trayectoria. Derecha: para la abuela, ambos reposo; pero desde el sistema de referencia ubicado en la banqueta, en el
niños se mueven en el triciclo y sí describen
que está la abuela esperando, Emiliano sí está en movimiento.
una trayectoria.
Además del sistema de referencia para describir el movimiento de un
objeto es importante conocer su trayectoria. La trayectoria es la línea que
describe un objeto al efectuar el movimiento y ésta también depende del
sistema de referencia.
xi
xf
1.14. A veces los aviones dejan estelas y desde
tu sistema de referencia puedes observar las
diferentes posiciones por las que pasó.
xi
Desplazamiento
x
1.15. Entre los puntos xi y x f pueden existir muchas xf
trayectorias diferentes. En esta representación la tra-
yectoria la pudo realizar cualquier objeto y no sólo el Sistema de
avión de la fotografía anterior. Trayectoria referencia
18

19. SECUNDARIA
10 0 10 20 30 40 50 60 70 x(m)
1.16. En este caso el sistema de referencia lo
puedes representar como una recta numérica,
En ocasiones se requiere determinar el cambio entre dos posiciones ya que el movimiento se realiza en una recta.
del movimiento del objeto, como las señaladas en la fotografía del avión El origen (O) del sistema de referencia lo
(figura 1.14). situamos en la casa, los valores son positivos
El desplazamiento ( x) mide el cambio entre la posición inicial xi y a la derecha, y negativos a la izquierda.
la final xf. El símbolo (la letra griega delta) significa cambio y te ayudará
a recordar que el desplazamiento no se refiere a un punto o posición, sino a
una diferencia entre ellas. Su representación matemática es:
Desplazamiento posición final (xf) posición inicial (xi)
x xf xi
Para describir un movimiento sencillo podemos usar como ejemplo a
una niña que camina por una calle recta para llegar a su escuela.
Ella debe recorrer una distancia (d) de 70 m. Para ir y regresar de la
escuela la distancia total es de 140 m. Al final del trayecto la niña termi-
na en la misma posición, pero esta información no te la proporciona la
distancia recorrida.
El desplazamiento de la niña para ir a la escuela es:
x1 70 m 0m 70 m
En este caso coincide con el valor de la distancia. Cuando regresa de
la escuela, el desplazamiento es: Para el manejo de números con
signo, consulta a tu maestro o
maestra de Matemáticas.
x2 0m 70 m 70 m
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