CAPÍTULO 1 / EJERCICIOS

La materia y sus propiedades | Ejercicios

Propiedades extensivas de los materiales: masa, volumen y temperatura

1. Selecciona la opción correcta.

  • Las propiedades extensivas de la materia son:
  1. Las que dependen de la naturaleza de la materia.
  2. Las que dependen de la cantidad de materia.
  3. Las que dependen de la distancia a la que se encuentra la materia.
  • La masa es:
  1. La cantidad de materia que posee un cuerpo.
  2. El aumento o disminución del choque entre moléculas.
  3. La cantidad de espacio que ocupa la materia.
  • Para medir la temperatura utilizamos:
  1. Una balanza.
  2. Un barómetro.
  3. Un termómetro.
  • El litro (L) es una unidad de medida que corresponde a:
  1. La masa.
  2. La temperatura.
  3. El volumen.
  • El cero absoluto es igual a:
  1. -273,15 ºC
  2. -1.000 ºC
  3. 0 º

2. Escribe la propiedad extensiva adecuada que debes medir en cada uno de los enunciados. Menciona la unidad de medida que utilizarías en cada caso.

  • La cantidad de agua en un vaso.

______________________________________________________________________________________________________

  • El calor o el frío que hay en tu habitación.

______________________________________________________________________________________________________

  • Tu peso.

______________________________________________________________________________________________________

  • La cantidad de carne que puedes comprar en el supermercado.

______________________________________________________________________________________________________

  • El punto de ebullición del agua que hierves.

______________________________________________________________________________________________________

  • La cantidad de sal que necesitas para preparar una receta de cocina.

______________________________________________________________________________________________________

Modelo de partícula

1. Marca verdadero o falso según corresponda.

El átomo es la unidad básica de la materia. V F
Un átomo está compuesto por al menos un protón, un electrón y un platón. V F
Existen cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gaseoso y láser. V F
La estructura formada por la unión de varios átomos recibe el nombre de molécula. V F
La tabla periódica está constituida por 116 elementos. V F
Las moléculas sólo pueden formarse por átomos de un mismo elemento. V F
La materia puede ser homogénea o heterogénea. V F

2. Explica brevemente de qué forma describieron al átomo los siguientes científicos.

  • John Dalton (1808)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Joseph J. Thompson (1904)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Ernest Rutherford (1911)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Niels Bohr (1913)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Werner Heisenberg (1925)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3. Menciona los elementos que conforman a cada una de las siguientes moléculas.

  • Agua

______________________________________________________________________________________________________

  • Oxígeno

______________________________________________________________________________________________________

  • Ozono

______________________________________________________________________________________________________

  • Dióxido de carbono

______________________________________________________________________________________________________

Cambios físicos y químicos

1. Explica brevemente en qué consisten cada uno de los cambios de estado presentes en la imagen.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Coloca las características que se mencionan a la derecha en la columna que les corresponde.

Cambios físicos Cambios químicos – Evaporización

– Biodegradación

– Fusión

– La composición de la materia no cambia

– Oxidación

– Neutralización

– Son irreversibles

– Combustión

– Precipitación

– Condensación

– Solidificación

– La composición de la materia cambia

– Sublimación

– Son reversibles

Ciclos de la materia

1. Responde las siguientes preguntas.

  • ¿En qué consiste la ley de la conservación de la materia?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿Cómo se conserva la materia en la naturaleza?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿Cuáles son los integrantes que conforman cadenas alimentarias en la naturaleza?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Explica brevemente en qué consiste el ciclo del carbono y cuáles son los pasos para que se lleve a cabo. Para ello, imagina un ecosistema, menciona cuáles animales y plantas participarían en este ciclo y qué roles tendrían dentro de la cadena trófica.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3. Explica brevemente en qué consiste el ciclo del nitrógeno.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Soluciones y mezclas

1. Menciona un ejemplo de cada uno de los sistemas materiales presentes en la imagen.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Indica si las siguientes mezclas son una solución o una mezcla heterogénea y por qué.

  • Agua + sal

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Agua + arena

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Agua + aceite

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Bebida saborizada + gas

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Fruta + yogurt

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Hierro + carbono (para formar acero)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3. Menciona qué técnica de separación utilizarías para separar las siguientes mezclas, y describe brevemente en qué consiste dicha técnica.

  • Agua + piedras

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Papel + clavos

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Arena + piedras

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Agua + azúcar

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Alcohol + vinagre

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Componentes de la tinta

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

CAPÍTULO 4/ EJERCICIOS

FUERZA Y MOVIMIENTO | EJERCICIOS

TIPOS DE FUERZA

1. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). Justifica tu respuesta en los casos falsos.

  • Las fuerzas son todas aquellas acciones capaces de modificar de alguna forma un cuerpo. (  )

______________________________________________________________________________________________________

  • Las fuerzas pueden medirse con una balanza. (  )

______________________________________________________________________________________________________

  • La unidad de fuerza según el Sistema Internacional de Unidades es el Newton que se representa con la letra N. (  )

______________________________________________________________________________________________________

  • Las fuerzas impulsivas son aquellas que actúan por un tiempo prolongado. (    )

_____________________________________________________________________________________

2. Completa el siguiente cuadro con los ejemplos correspondientes para cada fuerza.

Tipos de fuerza Ejemplo
Fuerza de contacto
Fuerza a distancia
Fuerza impulsiva
Fuerza de larga duración
Fuerza colineal
Fuerza paralela

Fuerza de rozamiento

1. Completa las siguientes oraciones:

  • La fuerza de rozamiento es una fuerza producida por el _________________ entre los cuerpos.
  • Además de la trayectoria, los movimientos poseen ___________________ y _________________.
  • Se denomina aceleración a la capacidad de un cuerpo de aumentar su ____________________.
  • Los movimientos se clasifican según su trayectoria en movimientos __________________ y en movimientos ___________________.

2. Indica a qué categoría corresponde la trayectoria en cada imagen.

FUERZA Y PRESIÓN: EMPUJE Y FLOTACIÓN

1. Establece las diferencias entre los fluidos líquidos y los gaseosos.

Fluidos líquidos Fluidos gaseosos
 

 

 

 

 

 

 

 

2. Describe brevemente el proceso de la flotación.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

gravedad y peso

1. Define los siguientes los términos:

  • Peso:______________________________________________________________________________________________
  • Masa:______________________________________________________________________________________________
  • Gravedad:__________________________________________________________________________________________

2. Elabora un resumen sobre la ley de la gravitación universal.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3. Indica tres efectos adversos para el ser humano en un ambiente sin gravedad.

  • ____________________________________________________________________________________________
  • ____________________________________________________________________________________________
  • ____________________________________________________________________________________________

historia de la ciencia

1. Investiga y describe brevemente el aporte de los siguientes personajes de la ciencia.

Albert Einstein:

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Arquímedes:

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Aristóteles:

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Isaac Newton:

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Alexander Fleming:

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Indica a qué etapa del método científico corresponden las siguientes características.

Etapa Características
Consiste en buscar elementos y pruebas que respondan a la hipótesis planteada en la segunda etapa. Para ello se realizan experimentos que permiten estudiar las variables de la investigación de forma controlada y acorde a los objetivos planteados.
Consiste en la interpretación de los datos obtenidos en la experimentación que permiten establecer si la hipótesis es correcta o no. En ocasiones, los datos experimentales obtenidos sobre un determinado fenómeno o problema conllevan a la formulación de una ley científica, así mismo, un conjunto de leyes científicas dan como resultado una teoría.
Consiste en observar con detenimiento una porción del universo, por ejemplo: un fenómeno natural o un problema. También se puede seleccionar una “muestra” de determinado elemento. Este proceso conlleva al planteamiento de interrogantes respecto a la situación observada.
A partir del razonamiento se proponen una o varias hipótesis, éstas son declaraciones que deben ser sometidas a una comprobación experimental para determinar su veracidad o su falsedad. Las hipótesis son los primeros planteos que nos llevan a abocarnos a lo que puntualmente deseamos investigar.

los sismos

1. A continuación se presentan algunas características relacionadas con los tipos de ondas sísmicas. Escribe el nombre que corresponde a cada una.

  • _____________________: son ondas lentas y se desplazan de forma transversal.
  • _____________________: son las que se desplazan de forma análoga a las olas oceánicas.
  • _____________________: son las más rápidas, cuando este tipo de onda se desplaza, las rocas se comprimen y estiran.
  • _____________________: son ondas que se mueven de lado a lado.

2. Realiza un listado con diez acciones que deben tomarse frente a un sismo.

1.________________________________________________________________________________________________

2.________________________________________________________________________________________________

3.________________________________________________________________________________________________

4.________________________________________________________________________________________________

5.________________________________________________________________________________________________

6.________________________________________________________________________________________________

7.________________________________________________________________________________________________

8.________________________________________________________________________________________________

9._________________________________________________________________________________________________

10.________________________________________________________________________________________________

CAPÍTULO 2 / EJERCICIOS

El mundo físico

Acción mecánica: movimiento, reposo y deformación

1. Escribe 5 ejemplos de acciones mecánicas

________________________________________
________________________________________
________________________________________
________________________________________
________________________________________

2. Escribe el nombre correcto para cada una de las siguientes definiciones. 

a. Lo acción que hacemos que produce un efecto sobre un objeto se conoce como: ___________________.

b. Propiedad que tienen los cuerpos y objetos que hace que permanezcan en estado de reposo relativo o movimiento relativo: ___________________.

c. Cambio de posición de un objeto u organismo en el espacio: ___________________.

d. Unión de todos los puntos por los que pasa un objeto u organismo al moverse: ___________________.

e. Cambio de la velocidad del objeto que está en movimiento, en un lapso de tiempo determinado: ___________________.

3. ¿Qué tipo de movimiento observas en las imágenes A y B?

A B
_____________________ _____________________

Fuerzas de la vida cotidiana

1. Verdadero y falso. Escribe una V para las opciones verdaderas y una F para las falsas. Justifica las falsas.

a. Una aceleración es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. (  )

______________________________________________________________________________________________________

b. La acción mecánica siempre implica una fuerza, pero la fuerza no siempre implica una acción mecánica. (  )

______________________________________________________________________________________________________

c. La fuerza de contacto se origina cuando estiramos o comprimimos un cuerpo elástico. (  )

______________________________________________________________________________________________________

d. La fuerza normal es la que ejerce un cuerpo apoyado sobre una superficie, y actúa de manera perpendicular al plano. (  )

______________________________________________________________________________________________________

e. La fuerza nuclear es aquella que se desarrolla en el núcleo de los átomos. (  )

______________________________________________________________________________________________________

2. Visualiza la imagen. Explica a qué tipo de fuerza hace referencia.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

La acción mecánica y los sonidos

1. Explica brevemente cómo se produce el sonido.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Escribe el nombre correcto para cada una de las siguientes definiciones.

a. Es un fenómeno vibratorio que se transmite por medio de ondas: ___________________.

b. Es una reflexión del sonido que se produce cuando, por ejemplo, gritamos en un lugar de grandes dimensiones: ___________________.

c. Cuando hablamos, producimos en el aire ondas sonoras que se propagan con rapidez y llegan a los oídos de las personas. La voz es producida gracias al aparato fonador llamado: ___________________.

Características del sonido

1. Escribe las diferencias entre sistema auditivo periférico y central.

Sistema auditivo periférico Sistema auditivo central
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Escribe la respuesta correcta para cada una de las opciones. 

a. Característica del sonido que permite distinguir entre sonidos graves, medios o agudos.

______________________________________________________________________________________________________

b. Característica del sonido que permite distinguir entre sonidos fuertes o débiles.

______________________________________________________________________________________________________

c. Característica del sonido que permite distinguir entre sonidos largos, cortos y muy cortos.

______________________________________________________________________________________________________

d. Característica del sonido que permite distinguir entre los distintos tipos de sonidos.

______________________________________________________________________________________________________

Imanes en la vida cotidiana

1. Marca con una cruz (X) las propiedades de los imanes.

Son solubles en agua. (  ) Dependiendo de su poder magnético, atraen con distinta fuerza y a más o menos distancia. (  )
Son capaces de atraer cuerpos de acero y hierro. (  ) Son insípidos. (  )
Se adaptan al recipiente que los contiene. (  ) Son capaces de transmitir sus propiedades a otros objetos de plástico y papel. (  )
Un polo rechaza a los mismos polos y atrae a distintos. (  ) Son capaces de transmitir sus propiedades a otros objetos de hierro y acero. (  )
Son incoloros. (  ) Sus partículas están muy separadas.(  )

2. Investiga y escribe 5 usos de los imanes.

________________________________________
________________________________________
________________________________________
________________________________________
________________________________________

Nociones de gravedad y peso

1. Escribe las diferencias entre masa y peso

Masa Peso
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Investiga, ¿quién descubrió el fenómeno de la gravedad y cómo lo hizo?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

CAPÍTULO 10 / TEMA 3

Salud y alimentación: problemáticas humanas

La salud y la alimentación van de la mano. Cuando el organismo no recibe las sustancias nutritivas suficientes, o cuando las recibe en exceso, se producen alteraciones o trastornos alimenticios que afectan tanto la salud física como mental de las personas.

TRASTORNOS ALIMENTICIOS

VER INFOGRAFÍA

Los trastornos alimenticios son alteraciones extremas en las conductas alimenticias y en la manera de pensar en la comida que, a largo plazo, afectan tanto la vida social como personal de quienes los padecen. Si no se tratan pueden generar graves daños en la salud e incluso ser mortales.

Comprenden un conjunto de enfermedades crónicas y progresivas relacionadas con los hábitos alimenticios comunes. Por esta razón, también son conocidos como trastornos de la conducta alimentaria. Dichos trastornos se encuentran asociados a la ansiedad y a una preocupación en exceso por el control de la apariencia física y del peso.

Los trastornos alimenticios se presentan con mayor frecuencia en la adolescencia y en los primeros años de adultez.
Factores que pueden contribuir a los trastornos alimenticios
Psicológicos Biológicos Interpersonales Sociales
– Niveles bajos de autoestima.

-Sentimiento de insuficiencia o soledad.

– Depresión.

– Ansiedad.

 

– Problemas en los niveles de neurotransmisores asociados al hambre, apetito y digestión.

– Predisposición genética.

 

– Situaciones problemáticas a nivel personal y familiar.

– Antecedentes de abuso sexual o físico.

– Haber sufrido discriminación basada en el físico.

– Presión cultural que asocia al cuerpo perfecto con la delgadez.

– Normas culturales basadas en la sobrevaloración de la apariencia física.

ENFERMEDADES COMUNES ASOCIADAS A LA ALIMENTACIÓN HUMANA

Hipertensión arterial

La hipertensión arterial se produce cuando la presión arterial aumenta de manera crónicaEs importante atender y tratar a tiempo esta enfermedad porque no muestra síntomas inicialmente, y más tarde puede provocar distintas complicaciones en la salud. Entre estas complicaciones, se encuentran los infartos, la trombosis cerebral y las hemorragias.

La hipertensión genera problemas en las arterias. Esto se debe a que en estos casos las arterias se vuelven más duras y gruesas, y esto genera dificultades en la circulación de la sangre. Se lo conoce como arterosclerosis.

¿Qué es la presión arterial?

Es la presión que ejerce la sangre sobre las paredes de las arterías. Depende del corazón, de la elasticidad de las paredes de las arterias y del volumen y viscosidad de la sangre. Se determina por la presión sistólica, momento de presión máxima; y presión diastólica, momento de presión mínima.

Factores que favorecen su aparición:

  • Sobrepeso.
  • Mala alimentación.
  • Exceso de sal.
  • Exceso de alcohol.
  • Vida sedentaria.
  • Factores genéticos.
  • Fumar.
  • Estrés.
Una adecuada alimentación es beneficiosa para prevenir y tratar la hipertensión arterial.

Los hábitos saludables son importantes para que las personas se mantengan sanas. En este sentido, para prevenir la hipertensión es importante realizar actividad física y llevar adelante una dieta que incluya verduras y frutas, y evite alimentos con alto contenido de sodio y sal.

¿Sabías qué?
Hay alimentos que son saludables para el corazón, como aquellos que son naturalmente bajos en grasa. Dentro de este grupo, se encuentran las verduras, las frutas y los granos integrales.

Enfermedad cardiovascular

La enfermedad cardiovascular afecta las arterias coronarias, las cuales nutren el corazón y otras arterias del cuerpo. Su principal causa es la arterosclerosis. Esta ocasiona infartos en diferentes órganos, como el corazón y el cerebro. También produce gangrena de las extremidades inferiores y aneurisma o dilatación anormal de la aorta abdominal.

Estas enfermedades pueden clasificarse en hipertensión arterial, cardiopatía coronaria, enfermedad cerebrovascular, enfermedad vascular periférica, insuficiencia cardíaca, cardiopatía reumática, cardiopatía congénita y miocardiopatías.

Factores que favorecen su aparición:

  • Altos niveles de colesterol, triglicéridos y otras grasas en la sangre.
  • Presión arterial elevada.
  • Altos niveles de ácido úrico en la sangre.
  • Diabetes.
  • Obesidad.
  • Fumar.
  • Estrés.
¿Sabías qué?
Según la OMS, las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en el mundo. Cada año fallecen más personas por alguna de estas enfermedades que por cualquier otra causa.
Infarto

 

El infarto es el cuadro clínico ocasionado por la muerte de una porción del músculo cardíaco, el cual se produce por la obstrucción completa de una arteria coronaria que suprime el aporte sanguíneo. En consecuencia, el músculo cardíaco se encuentra imposibilitado de obtener oxígeno. Si esto ocurre durante demasiado tiempo, el tejido de esa zona muere y no se regenera.

 

VER INFOGRAFÍA

Obesidad y sobrepeso

VER INFOGRAFÍA

La Organización Mundial de la Salud define la obesidad y el sobrepeso como una acumulación anormal o excesiva de grasa que puede ser perjudicial para la salud. Son producto de una alteración en el balance de energía entre las calorías consumidas y gastadas.

En el mundo actual, existen dos situaciones que coexisten y generan problemas respecto a la obesidad:

  • En primer lugar, un aumento del consumo de alimentos hipercalóricos. Esto son ricos en grasa, sal y azúcares simples y aportan pocas fibras, vitaminas, minerales y otros micronutrientes.
  • En segundo lugar, un aumento del sedentarismo, lo que genera una disminución en la actividad física que realizan las personas. Esto tiene sus causas en los nuevas formas de trabajo, en el crecimiento de las ciudades y en los modos de desplazarse.
En etapas tempranas, como la niñez y la adolescencia, la obesidad se manifiesta a partir de la acumulación de grasa en el tronco y las extremidades.

Factores que favorecen su aparición:

  • Comer más de lo que el organismo puede utilizar.
  • Consumir demasiado alcohol.
  • No hacer suficiente ejercicio.
  • Problemas de tiroides.
  • Factores genéticos.
Con el correr de los años, la grasa se manifiesta en otras partes del cuerpo. Luego de los 20 años, en las mujeres la grasa se acumula en glúteos y partes proximales de las extremidades. En tanto, en los hombres ocurre lo mismo en el abdomen y la región dorsal alta.
Complicaciones del cuadro clínico del paciente obeso

– Problemas psicológicos.

– Hipertensión arterial.

– Enfermedades cardiovasculares.

– Problemas respiratorios.

– Cáncer.

– Lípidos plasmáticos.

– Insuficiencia venosa periférica.

– Hiperuricemia y gota.

Bulimia

La bulimia es un trastorno o desorden alimenticio en el cual las personas tienen la necesidad de comer de manera compulsiva para luego provocarse recurrentes vómitos con la finalidad de eliminar la comida que han ingerido. En muchas, ocasiones estos vómitos son acompañados con el uso de laxantes.

La persona con bulimia tiene una obsesión por su aspecto físico y cree que debe adelgazar. Asimismo, padece una distorsión de su imagen. Por lo tanto, no es consciente de las consecuencias y el riesgo que pueden tener sus conductas.

Factores que pueden conducir a la enfermedad:

  • Presión por cumplir con ciertos modelos irreales de belleza.
  • Influencia de padres o amigos que adhieren a estos modelos.
  • Vivencia de hechos traumáticos y/o estresantes (como ser víctima de ataque o violación).
  • Baja autoestima.
Quienes sufren de bulimia tienen esporádicos impulsos que los llevan a comer en grandes cantidades, seguidos por episodios de angustia y culpa por lo consumido, que desembocan en una purga y otros métodos dañinos para eliminar la comida ingerida.
¿Sabías qué?
La tasa de mortalidad en personas con bulimia es de casi un 5 % superior a la de la anorexia.

Tipos de bulimia

Bulimia purgativa Bulimia no purgativa
El paciente emplea laxantes, diuréticos o induce el vómito para contrarrestar los períodos de atracones. El paciente hace uso de dietas restrictivas, ejercicio excesivo o ayuno como una forma de compensar lo ingerido después de los atracones.

Anorexia

Es un trastorno de la conducta alimentaria en donde los pacientes tienen una imagen distorsionada de su cuerpo que los lleva a perder peso de manera descontrolada hasta el punto de la inanición. De hecho, el término anorexia etimológicamente significa “falta de hambre”.

Los anoréxicos pueden verse gordos aun cuando se encuentren muy por debajo de su peso ideal. Esto los lleva a perder peso a través de ayunos, de la reducción de alimentos, de atracones, de purgas o de ejercicio excesivo.

Factores de riesgo que propician la enfermedad:

  • Los modelos sociales de belleza alejados de parámetros saludables.
  • La influencia de familiares y amigos que recalcan estos modelos.
  • La falta de afecto y/o la presencia de otros conflictos afectivos.
  • El abuso sexual.
  • La baja autoestima.
  • La dificultad para enfrentar el estrés.
Quien padece anorexia nerviosa se provoca una pérdida de peso que puede llegar incluso a un estado de inanición.

Tipos de anorexia

Anorexia restrictiva Anorexia purgativa
El paciente que sufre este tipo de anorexia sigue una dieta excesivamente restrictiva, podría decirse que apenas come y algunas veces realiza ejercicio en exceso. El paciente en este caso presenta episodios recurrentes de atracones o purgas, como el vómito autoprovocado y el uso inadecuado de laxantes, enemas o diuréticos.
¿Sabías qué?
La anorexia nerviosa es diagnosticada cuando la persona está debajo de su peso saludable por un 15 % o más.
Juventud

Los jóvenes son los más vulnerables ante la posibilidad de cometer excesos, debido a que están en una etapa de la vida repleta de cambios biológicos, psicológicos y sociales. Esto resulta en un período donde la curiosidad está presente en forma exagerada y los puede conducir a realizar actos perjudiciales para su salud.

Los síntomas más visibles de la anorexia son el rechazo a la ingesta de comida y la inconformidad con el propio cuerpo. Quienes sufren esta enfermedad no se dan cuenta de su aspecto ni del riesgo que implica su bajo peso.

Colesterol alto

VER INFOGRAFÍA

El colesterol es un tipo de lípido que se encuentra de manera natural en el cuerpo. Es elaborado principalmente por el hígado y liberado al torrente sanguíneo, aunque existen otros sitios donde también puede ser fabricado, como los intestinos, las glándulas suprarrenales y los órganos reproductivos. El colesterol viaja a través del torrente sanguíneo envuelto por unas pequeñas partículas llamadas lipoproteínas.

Tipos de lipoproteínas relacionadas con el colesterol

Lipoproteína de baja densidad (colesterol LDL)

Colesterol malo

Lipoproteína de alta densidad (colesterol HDL)

Colesterol bueno

Se encarga de transportar el colesterol a las partes de nuestro cuerpo donde es necesitado. El exceso produce que se acumule en los sitios a donde es llevado, principalmente en las arterias. Se encarga de remover el exceso de colesterol LDL y devolverlo al hígado donde es descompuesto. Los altos niveles de este grupo de lipoproteínas previenen enfermedades cardíacas o cerebrovasculares.
Tipos de lipoproteínas.

¿Qué ocurre si los niveles de colesterol malo son muy elevados?

Aunque es de suma importancia tener lipoproteínas de baja densidad en nuestro cuerpo, su exceso puede traer las siguientes consecuencias:

  • Formación de placas: que no son más que colesterol malo endurecido. Estas obstruyen y vuelven estrechas las arterias.
  • Ataque cardíaco: si las arterias están estrechas por la acumulación de grasas, y se llegase a formar un coágulo de sangre, esto traería como consecuencia el bloqueo total de esa artería. Al bloquearse se produce un ataque al corazón.
  • Accidentes cerebrovasculares.
  • El alto consumo de grasas produce el aumento considerable de peso y, a su vez, el aumento de los valores de colesterol malo.
  • Al consumir grasas en gran cantidad, puede aumentar el contenido de colesterol en nuestro hígado, lo que genera la enfermedad conocida como hígado graso.

Factores que favorecen su aparición:

  • Sobrepeso.
  • Mala alimentación.
  • Fumar.
  • Hipertensión.
  • Vida sedentaria.
¿Sabías qué?
Evitar el consumo de grasas malas y consumir principalmente frutas, cereales, fibra y verduras ayuda a mantener bajos nuestros niveles de colesterol malo.
Dislipemia: altos niveles de colesterol

Es la alteración en los niveles de lípidos en la sangre, fundamentalmente colesterol y triglicéridos. El exceso de colesterol en la sangre produce la acumulación de este en las arterias. Esto se llama placa y genera que las arterias disminuyan su calibre y se endurezcan. Esto compromete la llegada de oxígeno y nutrientes al órgano al cual irrigan, como puede ser el corazón, el cerebro o los miembros inferiores.

Colesterol en sangre

El nivel normal de colesterol en la sangre no debería superar los 200 mg/dl. Sin embargo, si se encuentra entre los 200 – 240 mg/dl se considera que está entre lo normal y lo alto, pero si sobrepasa los 240 mg/dl es alto y debe tratarse.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo destacado “Alimentación saludable”

Recurso explicativo sobre la importancia de una alimentación saludable.

VER

CAPÍTULO 3 / TEMA 2

Sistemas homogéneos

Cuando un sistema posee las mismas propiedades intensivas en toda su masa, significa que es un sistema homogéneo. Un sistema homogéneo cuenta con una sola fase. En estos sistemas generalmente se debe aplicar mayor energía o calor para lograr separar las sustancias que lo conforman.

Aire fresco

 

El aire que respiramos es un sistema homogéneo, es una mezcla de distintos gases como el oxígeno, el nitrógeno, el argón, el helio y el dióxido de carbono.

SOLUCIONES

Las soluciones son sistemas materiales homogéneos compuestos por uno o más solutos disueltos en un solvente determinado.

VER INFOGRAFÍA

El soluto es el componente de la solución que se encuentra en menor proporción y se disuelve en el solvente, en tanto, el solvente es el que se encuentra en mayor proporción y tiene la capacidad disolver el soluto. El agua es el solvente más conocido y empelado a nivel mundial.

Solvente universal

 

El agua es conocida como el solvente universal, es capaz de disolver una gran cantidad de compuestos, además no es tóxica y su manipulación no conlleva ninguna peligrosidad. Encabeza la lista de los denominados solventes verdes o sostenibles, cada vez más importantes para la industria y la ciencia.

 

Sin embargo, el agua no es capaz de disolver todos los compuestos que existen, por ejemplo, no puede disolver el aceite.

CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES

Las soluciones se clasifican en función de la concentración en insaturadas, saturadas y sobresaturadas.

  • Solución insaturada: no alcanza la cantidad máxima posible de soluto para la presión y la temperatura dadas.
  • Solución saturada: es cuando la cantidad del soluto disuelto es la máxima que puede disolver el solvente en determinadas condiciones.
  • Solución sobresaturada: es aquella donde la cantidad de soluto es mayor a la máxima que puede ser disuelta en el solvente. Este tipo de soluciones suelen ser inestables ya que el soluto tiende a precipitar. Además, para lograr la completa disolución del soluto se utilizan temperaturas superiores a la del ambiente.
Solubilidad

 

Es la propiedad de las sustancias que nos indica qué tan solubles son en un solvente determinado a temperaturas y presiones específicas.

Las soluciones también pueden clasificarse en función al estado de agregación en el que se encuentran ambos compuestos En una disolución, tanto el soluto como el solvente pueden estar presentes en diferentes estados de agregación, ya sea sólido, líquido o gaseoso, por lo que en caso de que ambos estén en el mismo estado, se dice que el solvente es el componente que está en mayor cantidad y el otro componente sería el soluto.

¿Sabías qué?
Es posible encontrar soluciones con dos o más solutos. Este principio también se puede aplicar para los gases y los sólidos.

CONCENTRACIONES DE UNA SOLUCIÓN

La concentración puede expresarse cuantitativamente al establecer  diferentes relaciones porcentuales entre las cantidades de sustancias a través de unidades químicas y físicas conocidas como: masa (m), volumen (v) y cantidad de sustancia (n). Dentro de las formas de expresar la concentración de una sustancia tenemos:

  • Tanto por ciento masa sobre masa (%m/m): el porcentaje masa-masa se define como la unidad física que determina la concentración en gramos (g) de soluto contenidos en 100 g de solución.
  • Tanto por ciento volumen sobre volumen (%v/v): el porcentaje en volumen- volumen se define como la unidad física que determina la concentración en mililitros (ml) de soluto contenido en 100 ml de solución.
  • Tanto por ciento masa sobre volumen (%m/v): el porcentaje en masa- volumen se define como la unidad física que determina la concentración en gramos de soluto contenidos en 100 ml de solución.
  • Molalidad (m): es una magnitud que expresa el número de moles de soluto por kilogramo de solvente.
  • Molaridad (M): es una magnitud que expresa el número de moles de soluto por litro de solución.

SEPARACIÓN DE COMPONENTES EN SOLUCIÓN

Al ver una solución parece imposible que se puedan separar sus componentes, sin embargo, los componentes de una solución pueden aislarse a través del empleo de diferentes técnicas de separación, la utilización de cada una dependerá del tipo de solución y las características particulares de sus elementos.

Técnicas de separación.

Destilación

Puede ser simple o fraccionada.

  • Destilación simple: es una técnica empleada para separar dos líquidos con punto de ebullición diferente o un sólido disuelto en un líquido. El fundamento de esta técnica es la evaporación del componente más volátil de la solución seguida de una condensación del mismo, lo cual ocurre dentro de un sistema cerrado que se conoce como equipo de destilación.
  • Destilación fraccionada: se utiliza cuando se necesita separar una solución formada por dos líquidos de punto de ebullición muy cercanos. En la industria se emplea la destilación fraccionada para la fabricación de bebidas alcohólicas, la obtención de agua destilada y el fraccionamiento de los componentes del petróleo.

Cromatografía

Se utiliza para separar fluidos que pueden ser gases o líquidos. Este método de separación requiere de dos fases: una llamada fase móvil y la otra llamada fase fija o estacionaria. Las sustancias presentes en una mezcla son arrastradas a través de la fase estacionaria, generalmente representada por papel, y la fase móvil, que puede ser agua, alcohol u otro solvente.

Precipitación y cristalización

Es una técnica que se usa cuando la solución está sobresaturada. Esto provoca que el soluto se precipite y finalmente se cristalice. Cuanto más lentamente se produce la precipitación mejor se cristaliza, ya que los iones tendrán más tiempo para ordenarse y los cristales serán mayores.

Una de las formas de provocar la cristalización es evaporar el solvente hasta lograr la sobresaturación de la solución, luego se enfría para la formación de los cristales del soluto.

Extracción de sal

 

En la extracción de sal se induce la formación de los cristales de sal a partir de la evaporación del agua.

SOLUCIONES EN LA VIDA COTIDIANA

En nuestro entorno entramos en contacto con diversidad de objetos; algunos son sólidos, otros líquidos y otros gaseosos. Si bien parece que todos son diferentes, podemos decir que hay algo que tienen en común: todos se forman de materia.

El estudio de las soluciones tiene mucha importancia en diferentes aspectos de la vida cotidiana, como en la elaboración de medicamentos, de exámenes médicos, a nivel industrial para estudios del petróleo, en la industria de los metales, de bebidas, entre otros.

RECURSOS PARA DOCENTES

Enciclopedia Virtual “Soluciones”

Material audiovisual exclusivo para el uso docente, en el video el profesor detalla todos los elementos y características de las soluciones.

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CAPÍTULO 4 / TEMA 4

Energía mecánica

A diario estamos en presencia de objetos que se mueven y cambian de posición. Esto se debe a la energía mecánica que poseen los cuerpos y que resulta de la suma de dos formas de energía: la cinética (movimiento) y la potencial (posición).

TRABAJO MECÁNICO

Aunque el concepto de trabajo se relaciona normalmente con actividades laborales e intelectuales, en física tiene una concepción diferente y más concreta.

El trabajo es un principio de la mecánica que comprende una fuerza y un desplazamiento; al trabajo (W) lo usamos para describir cuantitativamente lo que se obtiene cuando una fuerza hace mover a un cuerpo a lo largo de una distancia.

Empujar un objeto es un ejemplo de trabajo. Al inicio el cuerpo está en reposo y, después de ejercer la fuerza paralela al suelo, se desplaza y se acelera en la dirección de la fuerza.
¿Sabías qué?
El valor del trabajo mecánico indica la energía que se transfiere en el empuje a la mesa.

El trabajo mecánico (W) puede expresarse matemáticamente de la siguiente forma:

Donde:

F = fuerza.

Δx = desplazamiento.

El trabajo mecánico es una magnitud escalar y su unidad, según el Sistema Internacional de Unidades, es el joule (J).

Energía mecánica

En un cuerpo, la energía mecánica será igual a la suma de las energía cinética, potencial gravitatoria y potencial elástica.

ENERGÍA CINÉTICA

Es la energía que poseen los cuerpos en movimiento. En otras palabras, es el trabajo que hace falta para que un cuerpo con una masa determinada se acelere desde el reposo hasta una velocidad señalada.

Además, la energía cinética forma parte de todos los materiales conocidos, ya que cada uno de ellos se encuentra constituido por un conjunto innumerable de moléculas en constante movimiento. La cantidad de energía cinética aumenta en proporción al tamaño y a la velocidad del cuerpo: cuanto más grande sea y más rápido se mueva, ésta será mayor.

Cuanto más rápido se mueve un cuerpo, mayor energía cinética posee.

La energía cinética se mide en joule (J) y puede representarse de la siguiente forma:

Donde:

m = masa (en kg).

v = velocidad (m/s).

Las olas del mar desplazan a un surfista porque el agua en movimiento (cuerpo con energía cinética) choca contra la tabla de surf y realiza trabajo al moverla.

Ejemplo práctico

  1. Un carro tiene una masa de 1.200 kg. Si se desplaza con una rapidez de 20 m/s, ¿cuál es su energía cinética?

Solución:

  1. ¿Cuál es la masa de un cuerpo si su energía cinética es de 250 J y se desplaza a 5 m/s?

Solución:

¿Sabías qué?
William Thomson, mejor conocido como Lord Kelvin, fue el primero en acuñar el término “energía cinética” en sus trabajos.

Trabajo y energía cinética

Al aplicar una fuerza neta sobre un cuerpo, cambia su velocidad, se acelera y por lo tanto también cambia su energía cinética.

Esta relación se denomina Teorema de trabajo y energía cinética, cuyo enunciado establece que:

El trabajo mecánico de la suma de todas las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo es igual a la variación de la energía cinética que experimenta dicho cuerpo.

Matemáticamente se expresa:

El Teorema de trabajo y energía cinética se aplica, por ejemplo, en una pelota de fútbol al impactar sobre los guantes del arquero, que se mueven hacia atrás al recibirla.

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA   

Es la energía que tienen los cuerpos que se encuentran a una altura cercana a la superficie terrestre, es decir que esta energía la poseen todos los cuerpos que se ubican en un campo gravitatorio. Éste es de intensidad constante cada vez que el cuerpo está cerca de la Tierra o de un cuerpo celeste.

¿Sabías qué?
La gravedad en la Tierra tiene un valor de 9,806 m/s2.
La gravedad

Es una de las fuerzas esenciales del universo: gracias a ella, por ejemplo, la Tierra orbita alrededor del Sol. Del mismo modo, permite que la atmósfera no se pierda en el espacio o incluso que simplemente podamos caminar.

 

VER INFOGRAFÍA

Los cuerpos que se ubican a una altura sobre la superficie de la Tierra tienen cierta cantidad de energía que usan como trabajo mecánico al caer. Esto se manifiesta si deforma el lugar donde cae.

La energía potencial gravitatoria se mide en joule (J) y se expresa matemáticamente como:

Donde:

g = aceleración gravitatoria (m/s2).

m = masa (en kg).

h = altura (en m) con respecto al cero de referencia escogido.

Trabajo y energía potencial gravitatoria

Por lo general se considera la superficie terrestre como el nivel cero. De este modo, si dos cuerpos se ubican a la misma altura, el cuerpo con mayor masa tendrá la mayor energía potencial gravitatoria. Caso contrario, si ambos cuerpos tienen la misma masa, pero se encuentran en diferentes alturas, el cuerpo con altura mayor tendrá la mayor energía potencial gravitatoria.

Para que un cuerpo llegue a una posición elevada hace falta que realice un trabajo contra la gravedad y puede expresarse simbólicamente así:

Donde:

W = trabajo mecánico.

F = fuerza necesaria para equilibrar el peso.

Δy = desplazamiento vertical.

 

Ejemplo práctico

  1. Si la energía potencial en el suelo es 0, ¿cuál sería la energía potencial gravitatoria que tiene un ascensor con una masa de 1.000 kg ubicado a 400 m sobre esta superficie?

Solución:

  1. Si se coloca una bola de madera y una de acero, ambas del mismo tamaño, a la misma altura sobre el suelo, ¿cuál de la dos bolas tendrá mayor energía potencial gravitatoria?

Solución:

Los valores de la gravedad y de altura son iguales para ambas bolas. Sin embargo, la masa no. A pesar de tener el mismo tamaño, la bola de acero tendrá más masa que la bola de madera y, por lo tanto, más densidad. Así, la bola de acero es la que tiene mayor energía potencial gravitatoria.

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

Este tipo de energía la poseen los cuerpos que sufren deformaciones. Esto sucede por una fuerza que le permite estirarse, acortarse, achatarse, sufrir una pequeña deformación o cambiar completamente su forma.

¿Qué es la deformación?

Es el cambio en la forma de un objeto cuando se encuentra sometido a una o varias fuerzas. Por ejemplo, al aplastar un pedazo de plastilina se aplica una fuerza y se puede ver que su forma cambia, es decir, se deforma como resultado de dicha fuerza.

 

Un resorte tiene energía potencial elástica cuando se estira y se comprime.

La energía potencial elástica se mide en joule (J) y puede representarse matemáticamente como:

Donde:

k = constante elástica (en N/m).

Δx = elongación del resorte (en m).

Cuando se estira una goma elástica, almacena energía potencial elástica. Al soltarla, recuperará su posición y liberará la energía.

Trabajo y energía potencial elástica

El trabajo mecánico que realiza la fuerza elástica ejercida por un resorte sobre un cuerpo es igual a la diferencia entre la energía potencial de los puntos entre los cuales actúa. Se expresa de la siguiente manera:

Donde:

W = trabajo mecánico.

Fe = fuerza elástica.

A y B = puntos entre los cuales actúa el trabajo.

Epe = energía potencial elástica.

La intensidad de la fuerza elástica se expresa matemáticamente así:

Donde:

k = constante elástica (en N/m).

Δx = elongación del resorte (en m).

Ejemplo práctico

A un resorte se le aplica una fuerza de 18 N, lo que hace que se comprima 6 cm. ¿Cuál es la energía potencial elástica del resorte en esa posición?

Solución:

a) Calcular constante de elasticidad.

b) Calcular valor de energía potencial elástica.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Movimiento y trabajo mecánico”

Este artículo explica los conceptos de trabajo desde el punto de vista físico, así como las unidades y fórmulas.

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Video “Energía de un oscilador mecánico”

Este recurso audiovisual le permitirá comprender los parámetros de movimiento oscilatorio armónico.

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Electrón, protón y neutrón

Toda la materia está formada por átomos y éstos, a su vez, por partículas subatómicas elementales como el protón, el neutrón y el electrón. Las dos primeras se encuentran en el núcleo del átomo y los electrones se ubican en zonas de probabilidad alrededor del mismo. A continuación se comparan algunas de sus características más importantes.

Electrón Protón Neutrón
Descubierto por Joseph John Thomson Ernest Rutherford James Chadwick
Año de descubrimiento 1897 1918 1932
Descubrimiento experimental Thomson realizó experimentos en tubos de rayos catódicos. Observó que cuando el gas contenido dentro del tubo variaba, las partículas del rayo se comportaban de igual forma. A partir de ello, dedujo que todos los átomos tienen una o más partículas cargadas negativamente y las llamó “electrones”. Rutherford usó partículas \alpha para bombardear delgadas láminas de oro y otros metales. Observó que las mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse o con una pequeña desviación. Esto lo llevó a crear un nuevo modelo atómico que explicaba los vacíos entre las partículas atómicas y la concentración de carga positiva en un núcleo. Chadwic bombardeó una lámina muy delgada de berilio con partículas \alpha, lo que provocó la emisión de una radiación de muy alta energía, parecida a la de los rayos \gamma. Luego se demostró que esos rayos están constituidos por un tercer tipos de partícula, con masa y sin carga, a la que llamó “neutrón”.
Grupo Leptón Hadrón Hadrón
Símbolo e p+ n0
Carga negativa (-)

−1.602 176 565(35)×10−19 C

positiva (+)

1,602 176 487 × 10–19 C

neutra (0)

0

Masa 5,485 799 094 6(22)×10−4 uma 1.007276466812 uma 1,008 664 915 6(6) uma
Ubicación en el átomo

 

Modelos atómicos: Thomson, Rutherford y Bohr

Durante siglos, la humanidad ha investigado a los átomos: partículas fundamentales de la materia. Estos átomos son tan pequeños que no es posible verlos, por lo que a lo largo de los años los científicos han propuesto modelos y teorías acerca de cómo son. A continuación se comparan tres de los primeros modelos atómicos que anteceden al modelo atómico actual.

Modelo atómico de Thomson Modelo atómico de Rutherford Modelo atómico de Bohr
Científico responsable Joseph Thomson

(1856 – 1940)

Ernest Rutherford

(1871 – 1937)

Niels Bohr

(1885 – 1962 )

Año de propuesta del modelo 1904 1911 1913
Forma del átomo Esfera maciza de materia con carga positiva y partículas incrustadas con carga negativa. Esfera maciza con carga positiva rodeada de pequeñas partículas con carga negativa. Esfera maciza con carga positiva rodeada de pequeñas partículas con carga negativa.
Descubrimiento experimental Los electrones: partículas diminutas con carga eléctrica negativa ubicadas dentro del átomo. El núcleo: zona central del átomo, muy pequeña. Espectros atómicos: radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.
Núcleo No posee. Sí posee. Está cargado positivamente. Sí posee. Está cargado positivamente.
Masa del átomo Concentrada en toda la esfera maciza de materia. Concentrada en el núcleo. Concentrada en el núcleo.
Ubicación de electrones Incrustados en la esfera positiva. Alrededor del núcleo, en el espacio vacío. Alrededor del núcleo, en órbitas circulares.
Movimiento de electrones No posee. Giran constantemente cerca del núcleo, en el vacío. Giran constantemente cerca del núcleo en niveles definidos de energía.
Cantidad de cargas Igual cantidad de cargas positivas y negativas. El átomo es neutro. Igual cantidad de cargas positivas y negativas. El átomo es neutro. Igual cantidad de cargas positivas y negativas. El átomo es neutro.
Representación del modelo
Otros nombres del modelo Modelo del pudín de pasas. Modelo planetario. Modelo de Bohr.

 

Sistemas de medición

Los números fueron creados para contar, para responder al cuánto; esto nos condujo al concepto de medición que se ha transformado en una de las razones de ser de las matemáticas y de todas sus ramas. Superficie, volumen, peso, temperatura, intensidad, velocidad, costos… hoy podemos medir todo.

¿Sabías que este tema es tan importante y elemental en la vida diaria que existe un Sistema Internacional de Medidas (SI)? Se usa en casi todos los países, es el heredero del antiguo Sistema Métrico Decimal. El SI consta de 7 unidades básicas, a partir de las cuales se determinan las demás.

Magnitud física básica Unidad básica Símbolo de la unidad
Longitud
Tiempo
Masa
Intensidad de corriente eléctrica
Temperatura
Cantidad de sustancia
Intensidad luminosa
Metro

Segundo

Kilogramo

Amperio

Kelvin

Mol

Candela

m

s

Kg

A

K

mol

cd

A partir de estas unidades se han establecido múltiplos y submúltiplos. Por ejemplo, “kilo” indica mil; entonces, 1 kilómetro (Km) son 1000 metros (m).

Probablemente consideres que esto no se condice con la realidad porque conoces otras medidas como pie, legua, pulgada, galón, onza, libra, etc. Esto es así porque las costumbres y las necesidades de cada pueblo son diferentes y aún no todos los lugares han adoptado el Sistema de Medición Internacional. Aunque parezca mentira, las medidas forman parte de la cultura de los pueblos y hoy en día existen máquinas que utilizan el sistema de medición inglés con pulgadas, pies y millas.

Para solucionar problemas que surgen por utilizar sistemas de medición tan diferentes, es aconsejable conocer las equivalencias de las unidades. Por ejemplo, si deseamos pesar en onzas, debemos saber que 35.27 onzas representan 1 Kg. Para realizar estas conversiones existen fórmulas, tablas de conversión y programas.

LAS MEDIDAS EN EL TIEMPO

El hombre fue evolucionando y desarrollando nuevas tecnologías movido por el concepto de “progreso”. Establecer sistemas de medidas también resultó un gran progreso para la humanidad: se sentaron las bases de la construcción, la comercialización, etc. Los primeros sistemas eran antropométricos… Sí antropométricos, esto quiere decir que utilizaban partes del cuerpo para medir. Por ejemplo, el pie para determinar la distancia entre dos puntos relativamente lejanos, el paso para las distancias cortas, el alcance de la voz para distancias largas, los codos para medir telas, etc.

Antigua balanza. Se equiparaba el peso con las pesas de bronce que ya tenían un peso establecido.

Conocer el “cuánto” siempre resultó de suma importancia, así nacieron las monedas que son unidades que nos permiten definir el valor de algo. Además, con el tiempo, se crearon y optimizaron diversos sistemas de medición para diferentes fines. Veamos un ejemplo: los cañones.

Los primeros prácticamente carecían de un sistema de medición; para darle al blanco había que hacer varios intentos hasta que al fin se alcanzaba el objetivo. Todo esto cambió cuando Galileo, a través de las matemáticas, calculó el tiro parabólico definiendo la trayectoria del proyectil. Indudablemente este hallazgo fue fundamental para afinar la puntería. Hoy en día, existen sistemas de medición mucho más complejos, por ejemplo un avión puede dar justo en el blanco mientras se encuentra en movimiento con tan sólo poner la mira en el objetivo, pues del resto se ocupa una computadora.

Es increíble lo que han progresado los sistemas de medición: ahora se puede estimar el ancho de la vía láctea y determinar la dimensión de un microorganismos. El tamaño ya no es un impedimento, el hombre ya puede cuantificar todo.

ALGUNOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

Existen muchos instrumentos que sirven para medir. Nombremos los más conocidos y los que son esenciales en la vida cotidiana:

El metro, elemental para los que desean construir o remodelar una estructura.

La balanza, herramienta de uso diario para controlar el peso.

El termómetro, para saber cuánta fiebre tenemos. De acuerdo al dato, el médico nos indicará cómo bajarla.

Balanza de cocina, para que nuestras comidas tenga la medida justa de cada uno de los ingredientes.

El reloj, importantísimo para calcular el tiempo que nos falta para ir a la escuela, los minutos que nos quedan para entregar una evaluación, etc.

Velocímetro del auto, se recurre a consultarlo cuando no nos podemos exceder de cierta velocidad.

¡ACTIVIDADES!

Te proponemos que reflexiones sobre el siguiente problemas para comprender la importancia de los sistemas de medición.

Un viejo campesino de un pueblo de Estados Unidos decidió radicarse en Argentina donde viven sus hijos. En su nuevo hogar aprendió a hacer dulces de diferentes frutas y decidió comercializarlos. Colocó un cartel que decía: “Gran oferta de dulces, 4.20 libras por U$S 10”. Si bien sus dulces eran deliciosos no le vendía a nadie porque en Argentina no se habla de libras sino de kilos y la moneda nacional es el peso argentino y no el dólar. Sabiendo que 1 kilo equivale a 2.20 libras y que 1 dólar equivale a 5 pesos argentinos, ¿cómo reformularías el cartel?

SOLUCIÓN

El cartel debería decir: “Gran oferta de dulces, 2 kilos por $50”

Conceptos de la dinámica del punto material: energía

La energía se define como la capacidad para realizar trabajo. La gasolina, por ejemplo, puede quemarse en un motor para realizar el trabajo de impulsar un pistón: la gasolina almacena energía química. En el lenguaje corriente se habla de energía eólica, nuclear, geotérmica, mareomotriz, etc., y aunque atendiendo a su origen estas distinciones son adecuadas, desde un punto de vista estrictamente físico esas energías no siempre constituyen formas particulares. Así, la energía eólica es energía cinética y la energía mareomotriz es energía potencial.

Tipos de energía mecánica

En mecánica, sólo existen dos formas de energía: la cinética y la potencial. La primera es una energía actual asociada con el movimiento, y la segunda es una energía en potencia asociada con la posición o con la forma. Un cuerpo en movimiento posee una energía cinética que depende de su masa y su velocidad. Si, por ejemplo, usamos un martillo para clavar un clavo, lo que hacemos es comunicar una energía cinética al martillo, con lo cual, cuando éste golpea el clavo, puede realizar el trabajo de hundirlo en la madera. Ese trabajo es igual al producto de la fuerza que opone la madera a ser penetrada por el hundimiento del clavo que se ha logrado.

Cuando definimos la energía como capacidad para realizar trabajo, usamos el término trabajo en sentido físico: si hubiéramos fallado y en lugar de golpear la cabeza del clavo golpeábamos la madera (o, peor aún, nos hubiésemos golpeado un dedo), no habríamos realizado ningún trabajo útil para nosotros, pero la energía cinética del martillo hubiera sido la misma.

La energía potencial es la que adquiere un cuerpo cuando lo llevamos a una determinada posición en contra de una fuerza. Normalmente, cuando se habla de energía potencial esa fuerza es la atracción gravitatoria. Para elevar un cuerpo tenemos que realizar un trabajo; ese trabajo se almacena en el cuerpo en forma de energía potencial. Si después de elevarlo lo dejamos caer, el cuerpo adquirirá energía cinética y llegará al suelo con capacidad para realizar un trabajo.

Existen otras fuerzas que permiten almacenar energía potencial; así, si estiramos un muelle realizamos un trabajo contra la fuerza que opone el muelle a dejarse estirar: “cargamos” el muelle de energía elástica, que es una forma de energía potencial. Pero cuando hablamos de energía potencial nos referiremos a la que tiene un cuerpo por hallarse a cierta altura sobre el suelo.

De acuerdo con la definición, la energía tiene las mismas dimensiones que el trabajo y se medirá en las mismas unidades que éste.

Energía cinética

Para deducir la expresión de la energía cinética, suponemos que a un cuerpo de masa m que está en reposo le aplicamos una fuerza F hasta que adquiera una velocidad v: la energía cinética del cuerpo será el trabajo realizado por la fuerza F.

Se tratará de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, por lo tanto:

Podemos expresar e en función de v y de a:

Si en la ecuación del trabajo sustituimos e por esta expresión:

y como por la ecuación fundamental de la dinámica es F = m·a, tendremos que:

Podemos llegar a esta misma expresión planteando el problema al revés, esto es, suponiendo que tenemos un cuerpo de masa m que se está moviendo a una velocidad v y tiene una energía cinética E c, igualamos E c al trabajo que tiene que hacer una fuerza F para frenar al cuerpo hasta que se pare. En este caso el movimiento es uniformemente retardado:

A partir de estas dos igualdades podemos expresar e en función de v y de a:

Si en la ecuación del trabajo sustituimos e por esta expresión:

y, por ser F = m·a, será:

Energía potencial

La energía potencial es el trabajo realizado por una fuerza mediante la cual elevamos un cuerpo de masa m desde el suelo a una altura h mediante una fuerza F.

Elevamos el cuerpo con movimiento uniforme, por lo que ejercemos una fuerza de la misma intensidad al peso del cuerpo:

F = m·g

El trabajo realizado será:

Ep = W = F·h = m·g·h

Supongamos que tenemos un cuerpo de masa m situado a una altura del suelo h y lo soltamos: el cuerpo caerá bajo la acción de su peso y, evaluando el trabajo de la fuerza peso hasta el momento en que el cuerpo llega al suelo, hallamos la misma expresión, E p = W = m·g·h.

Hemos hablado del “suelo” pero sin especificar si se trataba del suelo de la habitación o de otro nivel: es indiferente, la expresión hallada es en cualquier caso válida. Para elevar un cuerpo desde el suelo hasta una altura h podemos elevarlo primero hasta una altura h 1 y después desde ahí a una altura h 2, siendo h 1 + h 2h. La energía potencial que adquiere el cuerpo es la misma que si lo elevamos directamente desde el suelo hasta la altura h, ya que:

Ep = m·g·h = m·g·(h1 + h2) = m·g·h1 + m·g·h2

Ejemplo

Cuando se mueve un cuerpo paralelamente al suelo no se realiza trabajo contra la fuerza gravitatoria ya que, como dijimos, el trabajo es nulo si la fuerza es normal al desplazamiento. Por esta razón, la energía potencial que adquiere un cuerpo cuando lo elevamos a una altura h no depende de la trayectoria que sigamos, ya que es posible considerar ésta dividida en la suma de un número muy grande de elementos muy pequeños tangentes a la misma y cada uno de estos elementos se puede descomponer en la suma de un elemento vertical y uno horizontal, siendo nulo el trabajo en los desplazamientos horizontales.

Conservación de la energía mecánica

Este principio constituye una aplicación restringida a la energía mecánica del primer principio de la termodinámica. Entendiendo por energía mecánica de un punto material la suma de sus energías cinética y potencial, este principio dice que la energía mecánica de un punto material sobre el que la única fuerza que actúa es la atracción gravitatoria permanece constante:

Ec + Ep = cte.

El principio puede tomarse como demostrado por la experiencia, aunque es fácil ver que es matemáticamente cierto.

En el estudio de la cinemática llegamos a la expresión:

Para la velocidad con que llega al suelo un cuerpo que cae desde una altura h, podemos llegar a esta fórmula a partir del principio de la conservación de la energía.

En efecto, igualando la energía potencial que el cuerpo ha perdido al caer con la energía cinética que ha ganado:

de donde, al simplificar y despejar:

Si sobre el punto material actúa una fuerza que hace variar la energía mecánica del móvil al realizar un trabajo W, será:

W = (Ec + Ep) = Ec + Ep

Esta expresión, muy útil en la resolución de problemas, nos dice que el trabajo realizado por un punto material (o por un sistema de puntos materiales), o bien el trabajo realizado sobre el punto material, se traduce en una variación de su energía cinética y/o su energía potencial.

Ejemplo:

Un automóvil viaja a 30 km/h subiendo por una pendiente recta de 30°. El conductor acelera y en 5 segundos dobla su velocidad. Calcular el trabajo realizado si la masa total del vehículo es de 900 kg.

Solución:

Aplicaremos la fórmula:

W = Ec + Ep

La variación de E c habrá sido:

Sustituyendo valores, con la velocidad expresada en m/s, será:

Para calcular la altura h que ha subido el coche en 5 s, calcularemos primero el espacio que ha recorrido. El movimiento del coche es uniformemente acelerado, por tanto:

siendo, a·t = v – v0.

Sustituyendo valores en esas fórmulas, tendremos:

Por trigonometría, la altura será:

h = e·sen 30

Sustituyendo valores:

h = 254,16·0,5 = 127,08 m

El incremento de E p será:

Ep = m.g. h

Ep = 900.9,8.127,08 = 1120845,6J

Por tanto, el trabajo realizado en esos 5 s por el motor del automóvil será la suma de los incrementos de la energía cinética y de la energía potencial del vehículo (más la energía disipada en forma de calor a causa de los rozamientos, que aquí no se tiene en cuenta):

W = 93750 + 1120845,6 = 1214595,6 julios

Noria

Este antiguo ingenio debe su nombre a los árabes, quienes la inventaron, y significa rueda hidráulica. La noria es una máquina que cuenta con dos grandes ruedas giratorias, una horizontal movida por una palanca que es tirada habitualmente por una caballería, y otra vertical, cuyos engranajes se unen a los de la primera para así ser puesta en movimiento y para posibilitar que los arcaduces destinados a recoger agua cumplan esta función.