ACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
Libro Texto5indice
1. Alejandro Cortés • Yoshino Kamichika
La relación del ser humano con
el medio ambiente, reflejada en
la ciencia y la tecnología, se funde
en este icono que identifica nuestros
nuevos libros de secundaria. Invita al
estudiante a ser parte activa de esta
asignatura en la construcción de
conocimientos científicos aplicados
a la tecnología.
Ciencia y
Movimiento
Ciencia y
Movimiento Ciencia y
Movimiento
Ciencia y
Movimiento
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5583
CIENCIAS 2 CON ÉNFASIS EN FÍSICA
SerieTENERSENTIDO
2. 222
Alejandro Cortés • Yoshino Kamichika
Ciencia yCiencia y
MovimientoMovimiento
Ciencia y
Movimiento
4. 3
P r e s e n t a c i o ne n t a c i o n
Presentacion
Ciencia y Movimiento para el segundo curso de educación secundaria fue
pensado y diseñado especialmente para ti, con el propósito de acercarte a la
observación sistemática de los fenómenos que suceden en tu entorno, tanto
los de orden natural como los tecnológicos, y que forman parte de tu vida
cotidiana. Tu libro pertenece a la serie Tener sentido que Fernández editores
ha creado para motivar tu curiosidad y desarrollar tus habilidades de inves-
tigación mediante procesos, como la observación, el análisis y la reflexión,
desde los contextos que te permiten descubrir las causas y explicaciones de
los fenómenos físicos como los tipos de energía, la luz, el sonido y el movi-
miento.
Con Ciencia y Movimiento obtendrás las bases científicas necesarias para
construir aprendizajes y comprender con sentido y utilidad la relación que
existe entre la física, la tecnología y su entorno social.
La estructura del libro fue diseñada pensando en tus necesidades e intereses
como estudiante. Encontrarás a los integrantes de la pandilla de las ciencias:
Pablo, Rafa, Gaby, Ana, Sara y su maestra. Con la participación de la pandilla
comprenderás con facilidad conceptos y temas de la asignatura, además de
divertirte con las actividades propuestas.
Los contenidos, las actividades, el glosario de pronta referencia, los proyec-
tos de investigación y el apéndice interdisciplinario constituyen la obra que
promueve el trabajo en equipo permitiendo el desarrollo de prácticas en el
aula y el laboratorio.
Explora junto con la pandilla el mundo de las ciencias para comprender los
fenómenos físicos.
5. 4
Maestras y maestros:
Ciencia y Movimiento, con énfasis en Física, pertenece a la serie Tener sen-
tido que Fernández editores ha creado con el propósito de ser un auxiliar en su
trabajo educativo en la escuela secundaria que permita a los estudiantes:
• Desarrollar habilidades de pensamiento científico como: pensar críticamente, anali-
zar la información, comunicar ideas científicas, formular argumentos lógicos, trabajar
como parte de un equipo.
• Reconocer a la ciencia como una actividad intelectual a su alcance, en constante
evolución.
• Apreciar que la construcción del conocimiento científico requiere de la participación
colectiva.
• Analizar la influencia de la sociedad en el desarrollo histórico de la ciencia y la tec-
nología.
• Valorar críticamente el impacto de la ciencia y la tecnología en el ambiente, tanto de
orden natural como social y cultural.
• Relacionar el conocimiento científico con otros ámbitos del saber para buscar expli-
caciones a los procesos de orden natural y social.
• Comprender que el conocimiento científico es necesario como un elemento cultural
de nuestro tiempo que nos permite participar en el mejoramiento de la calidad de vida
gracias a la influencia de la actividad humana sobre el medio ambiente; la medicina
moderna, las telecomunicaciones, la cibernética, etcétera.
La estructura general del libro parte desde el constructivismo, que busca que
sea el alumno quien construya sus aprendizajes a partir de la reflexión y de la
recuperación de sus saberes adquiridos con anterioridad.
Con el fin de que este libro de texto sea de mayor utilidad para ustedes, les su-
gerimos los siguientes momentos de aprendizaje:
• Después de leer y contestar las preguntas iniciales de cada tema, hacer que los
alumnos describan una experiencia vivida por ellos. Al final del tratamiento del tema,
reconstruir la experiencia descrita por los alumnos, tratando de vincular la teoría con
las experiencias cotidianas.
• Durante el análisis conceptual y la elaboración de conclusiones, propiciar que los
alumnos formulen preguntas, objeciones y dudas que puedan estimular el intercam-
bio de puntos de vista, con el fin de aclararlas.
• Inducir a los alumnos a que razonen acerca de sus propios errores, para que logren
identificarlos y luego corregirlos.
• Estimular la elaboración de reportes, síntesis o resúmenes generales.
• Elogiar a los alumnos por sus progresos para inspirarles confianza en su propia ca-
pacidad.
6. 5
BLOQUE UNO
El movimiento
La descripción de los cambios en la
naturaleza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
La percepción del movimiento . . . . . . . . . . 10
¿Cómo sabemos que algo se mueve? . . . . . 10
Nuestra percepción de los fenómenos
de la naturaleza por medio del cambio
y el movimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
El papel de los sentidos en la percepción
de movimientos rápidos y lentos . . . . . . . . . . 11
¿Cómo describimos el movimiento
de los objetos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
La descripción y medición del movimiento:
marco de referencia y trayectoria; unidades
y medidas de longitud y tiempo . . . . . . . . . . . 14
Relación desplazamiento-tiempo;
conceptos de velocidad y rapidez . . . . . . . . . 19
Representación gráfica posición-tiempo. . . . . 25
Un tipo particular de movimiento:
el movimiento ondulatorio . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Ondas transversales y ondas
longitudinales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Relación entre longitud de onda (λ)
y frecuencia (f) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Velocidad de propagación . . . . . . . . . . . . . . . 34
El trabajo de Galileo: una aportación
importante para la ciencia . . . . . . . . . . . . . . 42
¿Cómo es el movimiento de los cuerpos
que caen? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Las aportaciones de Galileo: una forma
diferente de pensar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
¿Cómo es el movimiento cuando la velocidad
cambia? La aceleración . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Proyecto: Investigar, imaginar, diseñar y
experimentar para explicar e innovar . . . . 60
Primera sugerencia: ¿Cómo podemos ver
movimientos imperceptibles para el ojo? . . . . 61
Segunda sugerencia: Ecolocación . . . . . . . . . 63
Tercera sugerencia: ¿Cómo se propagan
y previenen los terremotos? . . . . . . . . . . . . . . 64
Cuarta sugerencia: Bailen un vals . . . . . . . . . 65
Quinta sugerencia: Deporte y salud . . . . . . . . 67
BLOQUE DOS
Las fuerzas
La explicación de los cambios . . . . . . . 69
El cambio como resultado de las
interacciones entre objetos . . . . . . . . . . . . . 70
¿Cómo pueden producirse cambios?
El cambio y las interacciones . . . . . . . . . . . . . 70
La idea de fuerza en la vida cotidiana . . . . . . 70
Una explicación del cambio: la idea
de fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
La idea de fuerza: el resultado de las
interacciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
¿Cuáles son las reglas del movimiento?
Tres ideas fundamentales sobre las fuerzas 78
La medición de la fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Inercia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Masa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Leyes de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Segunda ley de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Del movimiento de los objetos en la Tierra
al movimiento de los planetas. La aportación
de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
El estudio de los astros en distintas culturas.
Evolución de las ideas sobre el Sistema Solar
a lo largo de la historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Newton y la gravitación universal . . . . . . . . . . 101
La energía: una idea fructífera y
alternativa a la fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
La energía y la descripción de las
transformaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Formas de la energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
La energía y el movimiento . . . . . . . . . . . . . . . 116
i c eI n d i c e
7. 6
Concepto de trabajo en física . . . . . . . . . . . . . 116
Energía potencial y energía cinética . . . . . . . 120
Energía mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Las interacciones eléctrica y magnética . . 126
¿Como por acto de magia? Los efectos
de las cargas eléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Forma de cargar eléctricamente los objetos . 126
El relámpago . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Los efectos de los imanes . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Magnetismo de la Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Fuerza magnética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Proyecto: Investigar, imaginar, diseñar
y experimentar para explicar e innovar . . 144
Primera sugerencia: Línea del tiempo . . . . . . 144
Segunda sugerencia: Elaboración de una
maqueta: modelo del Sistema Solar . . . . . . . 147
Tercera sugerencia: Naves espaciales del
pasado, del presente y del futuro . . . . . . . . . . 148
Cuarta sugerencia: Aurora boreal . . . . . . . . . 149
BLOQUE TRES
Las interacciones de la materia
Un modelo para describir lo que no
percibimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
La diversidad de objetos . . . . . . . . . . . . . . . 152
Características de la materia.
¿Qué percibimos de las cosas? . . . . . . . . . . . 152
Materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
¿Para qué sirven los modelos? . . . . . . . . . . . 159
Los modelos y las ideas que representan . . . 159
El papel de los modelos en la ciencia . . . . . . 160
Lo que no percibimos de la materia . . . . . 162
¿Un modelo para describir la materia? . . . . . 162
Experiencias alrededor de la estructura
de la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Las ideas desde Aristóteles hasta Newton
sobre la estructura de la materia . . . . . . . . . . 163
La construcción de un modelo para explicar
la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Desarrollo histórico de la teoría cinética
de la materia: de Newton a Boltzmann . . . . . 165
Aspectos básicos del modelo cinético
de partículas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Cómo cambia el estado de la materia . . . . 172
Calor y temperatura, ¿son lo mismo? . . . . . . 172
La temperatura y el modelo
cinético-molecular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Diferencia entre calor y temperaura . . . . . . . . 179
Transformación de la energía . . . . . . . . . . . . . 183
Conservación de la energía . . . . . . . . . . . . . . 188
El modelo de partículas y la presión . . . . . . . 189
Presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
¿Qué sucede en los sólidos, los líquidos y los
gases cuando varía su temperatura
y la presión ejercida sobre ellos? . . . . . . . . . . 204
La teoría cinética y los cambios de estado . . 204
Proyecto: Investigar, imaginar, diseñar
y experimentar para explicar e innovar . . . 214
Primera sugerencia: Línea del tiempo 2 . . . . 214
Segunda sugerencia: Tecnología y sociedad,
aplicación de los conceptos aprendidos . . . . 218
Tercera sugerencia: Cómo se predice
el estado del clima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Cuarta sugerencia: Exposición de
experimentos recreativos . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
BLOQUE CUATRO
Manifestaciones de la estructura
de la materia
Aproximación a fenómenos relacionados
con la naturaleza de la materia . . . . . . . . . . 224
Manifestaciones de la estructura interna
de la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Del modelo de partículas al modelo
atómico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Orígenes de la teoría atómica . . . . . . . . . . . . . 227
Desarrollo histórico del modelo atómico
de la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Los fenómenos electromagnéticos . . . . . . 230
8. 7
La corriente eléctrica en los fenómenos
cotidianos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Orígenes del descubrimiento del electrón . . . 232
Movimiento de los electrones . . . . . . . . . . . . . 236
Corriente eléctrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Resistencia eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
¿Cómo se relaciona el magnetismo con
la electricidad? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
¡Y se hizo la luz! Las ondas
electromagnéticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Refracción de la luz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Radiación electromagnética . . . . . . . . . . . . . . 276
Espectro electromagnético . . . . . . . . . . . . . . . 279
Proyecto: Investigar, imaginar, diseñar
y experimentar para explicar e innovar . . 289
Primera sugerencia: Línea del tiempo 3 . . . . 289
Segunda sugerencia: Construyan un motor
eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
Tercera sugerencia: Visita a una estación
radiodifusora o de radiocomunicación . . . . . . 295
Cuarta sugerencia: Emisión de ondas
electromagnéticas y salud . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Quinta sugerencia: La cámara, la fotografía
y sus elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
BLOQUE CINCO
Conocimiento, sociedad
y tecnología
La física y el conocimiento del
Universo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
¿Cómo se originó el Universo? . . . . . . . . . . . . 300
Teoría de la gran explosión (expansión y
contracción) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Estructura del Universo . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
El origen del Universo, según varias
culturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Diferencia entre astronomía y astrología . . . . 304
¿Cómo descubrimos los misterios del
Universo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Información del espacio a través de la
captación de ondas electromagnéticas
de distintas frecuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
La tecnología y la ciencia . . . . . . . . . . . . . . 309
¿Cuáles son las aportaciones de la ciencia al
cuidado y conservación de la salud? . . . . . . 309
¿Cómo funcionan las telecomunicaciones?. . 312
Uso de la tecnología en los cambios
de vida en la sociedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
¿Cómo funcionan las telecomunicaciones? . . 313
Fibra óptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Física y medio ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Prevención de riesgos o posibles desastres
naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Central hidroeléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Energía y energéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
¿Crisis de energéticos? ¿Cómo participo
y qué puedo hacer? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
Ciencia y tecnología en el desarrollo
de la sociedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
¿Qué ha aportado la ciencia al desarrollo
de la humanidad? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
Nanotecnología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Contribución de la física al desarrollo
económico y social del país . . . . . . . . . . . . . . 328
Breve historia de la física y la tecnología
en México . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Apéndice A
Sistema Internacional de Unidades . . . . . . . . 334
Transformación de unidades . . . . . . . . . . . . . 340
Apéndice B
Gráficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
Apéndice C
Áreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
