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  • 1. NATURALEZA 7AUTTX 23/6/10 17:55 Page 1 Año 2011 TEXTO DEL ESTUDIANTE Luis Flores Prado • José López Vivar • José Muñoz Reyes Rosa Roldán Jirón • Mario Toro Frederick 7º Educación Básica CIENCIAS NATURALES EDICIÓN ESPECIAL PARA EL MINISTERIO DE EDUCACIÓN PROHIBIDA SU COMERCIALIZACIÓN AÑO 2011
  • 2. INICIO 6/7/10 17:43 Página 1 Nombre: Curso: Escuela o Liceo:
  • 3. INICIO 7/7/10 15:32 Página 2 El material didáctico Ciencias Naturales 7°, para Séptimo Año de Educación Básica, es una obra colectiva, creada y diseñada por el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, bajo la dirección general de: MANUEL JOSÉ ROJAS LEIVA COORDINACIÓN DEL PROYECTO: EUGENIA ÁGUILA GARAY COORDINACIÓN ÁREA CIENTÍFICA: MARISOL FLORES PRADO EDICIÓN: KARLA MORALES AEDO SUSANA GUTIÉRREZ FABRES AUTORES TEXTO PARA EL ESTUDIANTE: LUIS FLORES PRADO JOSÉ LÓPEZ VIVAR JOSÉ MUÑOZ REYES ROSA ROLDÁN JIRÓN MARIO TORO FREDERICK REVISIÓN DE ESPECIALISTAS: CRISTIAN TORREALBA MUÑOZ LUIS FLORES PRADO CHRISTIÁN FOLCH CANO CORRECCIÓN DE ESTILO: ASTRID FERNÁNDEZ BRAVO ISABEL SPOERER VARELA DOCUMENTACIÓN: PAULINA NOVOA VENTURINO JUAN CARLOS REYES LLANOS La realización gráfica ha sido efectuada bajo la dirección de: VERÓNICA ROJAS LUNA COORDINACIÓN GRÁFICA: CARLOTA GODOY BUSTOS COORDINACIÓN LICITACIÓN: XENIA VENEGAS ZEVALLOS DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN: TZADDI CABELLO FUICA RAÚL URBANO CORNEJO ILUSTRACIONES: ANTONIO AHUMADA MORA Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del ALFREDO GALDAMES CID "Copyright", bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o RAÚL URBANO CORNEJO parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la CARLOS URQUIZA MORENO reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. FOTOGRAFÍAS: CÉSAR VARGAS ULLOA ARCHIVO SANTILLANA © 2009, by Santillana del Pacífico S.A. de Ediciones Dr. Aníbal Ariztía 1444, Providencia, Santiago (Chile) CUBIERTA: PRINTED IN CHILE XENIA VENEGAS ZEVALLOS Impreso en Chile por WorldColor Chile S.A. ISBN: 978-956-15-1491-1 PRODUCCIÓN: Inscripción N° 176.752 GERMÁN URRUTIA GARÍN www.santillana.cl
  • 4. INICIO 6/7/10 17:43 Página 3 LUIS FLORES PRADO PROFESOR DE BIOLOGÍA Y CIENCIAS NATURALES, UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN DOCTOR EN CIENCIAS, MENCIÓN ECOLOGÍA Y BIOLOGÍA EVOLUTIVA, UNIVERSIDAD DE CHILE JOSÉ LÓPEZ VIVAR ROSA ROLDÁN JIRÓN QUÍMICO FARMACÉUTICO, PROFESORA DE BIOLOGÍA Y CIENCIAS NATURALES, DOCTOR EN QUÍMICA, UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE JOSÉ MUÑOZ REYES MARIO TORO FREDERICK PROFESOR DE BIOLOGÍA Y CIENCIAS NATURALES, PROFESOR DE FÍSICA Y CIENCIAS NATURALES, UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN
  • 5. INICIO 6/7/10 17:43 Página 4 ORGANIZACIÓN del texto El texto Ciencias Naturales 7º Educación Básica, se organiza en 5 unidades. A continuación te presentamos los tipos de páginas y las secciones que encontrarás en cada unidad. 1 Páginas de inicio de unidad Hipertexto Conjunto de actividades Título de la unidad multimediales que te servirán para complementar, profundizar, Navegaremos por… sintetizar o ejercitar distintos Muestra un listado con los grandes contenidos de la unidad. temas que aprenderás en la unidad. En esta unidad aprenderás a… Indica los aprendizajes que podrás Conversemos lograr a través del estudio de la Se incluyen algunos temas unidad. relacionados con el contenido de la unidad, para que comentes Demuestro lo que sé… con tu curso. Incluye actividades que te permiten detectar cuánto conoces del tema. 2 Páginas introductorias Red de conceptos Muestra un esquema conceptual con los principales conceptos que aprenderás en la unidad. Desafío inicial Propone una actividad exploratoria, ¿Qué piensas tú? para que comiences a trabajar con Se propone un tema relacionado los contenidos de la unidad. con el contenido de la unidad, para que reflexiones y comentes con tu curso. 3 Páginas de desarrollo de contenidos Evaluando lo aprendido Aquí podrás realizar una evaluación de proceso, para conocer tu nivel Glosario de avance de los contenidos Entrega definiciones de algunos estudiados. conceptos desarrollados en las páginas. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Hipertexto Autoevaluación que te permitirá Actividad complementaria vinculada conocer el nivel de logro alcanzado con el contenido de la página, que en los distintos temas estudiados. encontrarás en internet. Conéctate Interpretando un experimento Se sugiere una dirección web donde Se exponen los antecedentes de un puedes encontrar más información problema científico a partir de los relacionada con el contenido de la cuales podrás realizar el análisis de página. los resultados. 4 Organización del texto
  • 6. INICIO 6/7/10 17:43 Página 5 Conociendo más Haciendo ciencia Entrega información de interés para Se propone una actividad que profundices y complementes el experimental guiada, para que contenido de la página. refuerces los procesos científicos. 4 Páginas de ampliación, trabajo científico y síntesis ¿Cómo trabajé? Preguntas que te permiten evaluar Taller científico el desempeño en la actividad Actividad experimental semiguiada experimental realizada. que deberás resolver, aplicando las etapas del método científico. Noticia científica Breve noticia de actualidad relacionada con el contenido de la unidad, que incluye preguntas para que reflexiones junto a tus compañeros y compañeras. Resumiendo Se presenta una síntesis en un organizador gráfico con los contenidos tratados en la unidad. 5 Páginas de evaluación final ¿Qué aprendiste? Se proponen dos páginas para evaluar tu aprendizaje al finalizar la unidad. Bitácora Se incluye nuevamente la sección Demuestro lo que sé, para que detectes cuánto aprendiste. Organización del texto 5
  • 7. INICIO 6/7/10 17:43 Página 6 ÍNDICE UNIDAD 1 UNIDAD 3 Viviendo la adolescencia 8 Transformaciones de la materia 78 Desafío inicial: ¿Qué factores determinan Desafío inicial: ¿Qué es lo que no ves? 81 las etapas de desarrollo? 11 1. Todo lo que nos rodea es materia 82 1. Etapas del desarrollo humano 12 2. Elementos y compuestos químicos 86 2. Sistema reproductor humano 16 3. Elementos y compuestos de interés 90 3. Hormonas sexuales 20 4. Transformaciones de la materia 94 4. Ciclo menstrual 22 5. Ley de conservación de la masa 104 5. Desarrollo de la vida humana 24 Taller científico: Corrosión de metales 106 6. Maternidad y paternidad responsables 28 Noticia científica: Los cometas 108 7. Métodos anticonceptivos y planificación familiar 29 Resumiendo 109 8. Enfermedades de transmisión sexual 30 Bitácora 110 9. Los riesgos de las drogas 34 Mapa conceptual/¿Qué haces tú? 111 Taller científico: ¿Cuánto crecemos? 38 ¿Qué aprendiste? 112 Noticia científica: Alerta: ¡cigarrillos y embarazo! 40 Resumiendo 41 UNIDAD 4 Bitácora 42 Mapa conceptual/¿Qué haces tú? 43 Fuerza y movimiento 114 ¿Qué aprendiste? 44 Desafío inicial: ¿Qué necesita un cuerpo para moverse? 117 UNIDAD 2 1. Un mundo lleno de fuerzas 118 Ciclos en la naturaleza 46 2. Tipos de fuerzas en la naturaleza 126 3. Movimientos que se repiten 136 Desafío inicial: ¿Cómo aumenta la temperatura Taller científico: Oscilación de un péndulo 140 del planeta? 49 Noticia científica: Simulan colisión de tres 1. Materia, energía y vida 50 agujeros negros 142 2. Los ciclos en la naturaleza 57 Resumiendo 143 3. Alteraciones en los ciclos naturales 66 Bitácora 144 Taller científico: Nitrógeno en la naturaleza 70 Mapa conceptual/¿Qué haces tú? 145 Noticia científica: Bloque de hielo se desprende ¿Qué aprendiste? 146 en la Antártica 72 Resumiendo 73 Bitácora 74 Mapa conceptual/¿Qué haces tú? 75 ¿Qué aprendiste? 76 6 Indice
  • 8. INICIO 6/7/10 17:43 Página 7 UNIDAD 5 ANEXOS La Tierra en el Universo 148 Solucionario 178 ¿Cómo aprendí? 182 Desafío inicial: Las galaxias se mueven 151 Tabla periódica de los elementos químicos 183 1. El Universo 152 Elementos y compuestos de interés 184 2. ¿Qué hay en el Universo? 156 Medidas astronómicas 186 3. Nuestra galaxia, la Vía Láctea 160 Trabajo en el laboratorio 187 4. Distancias en el Universo 166 Bibliografía 190 Taller científico: La expansión del Universo 170 Agradecimientos 191 Noticia científica: La más lejana… 172 Resumiendo 173 Bitácora 174 Mapa conceptual/¿Qué haces tú? 175 ¿Qué aprendiste? 176 ÍCONOS Junto a las actividades del texto encontrarás íconos que te ayudarán a entender mejor lo que tienes que hacer. Evaluando Analiza Trabaja con lo aprendido la información Hipertexto www.santillanaenred.cl Indice 7
  • 9. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 8 U NIDAD 1 VIVIENDO LA ADOLESCENCIA Navegaremos por... • Etapas del desarrollo humano • Sistema reproductor humano • Hormonas sexuales • Ciclo menstrual • Desarrollo de la vida humana • Maternidad y paternidad responsables • Métodos anticonceptivos • Enfermedades de transmisión sexual • Los riesgos de las drogas C ONVERSEMOS La sexualidad en el ser humano es mucho más que un fenómeno biológico; está asociada a una serie de sentimientos y valores que varían entre una cultura y otra, pero que, en cualquier caso, involucra todos los aspectos de la persona. ¿Crees que es importante conocer tu sexualidad?, ¿por qué? 8 Unidad 1
  • 10. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 9 En esta unidad aprenderás a… Reconocer y valorar la pubertad y adolescencia como etapas del ciclo de la vida humana y diferenciarlas de otras etapas. Conocer, comparar e identificar las funciones de los sistemas reproductores. Explicar los efectos de las hormonas sexuales. Describir las etapas del ciclo menstrual femenino. Reconocer los rasgos biológicos de la concepción y del desarrollo embrionario durante el embarazo. Identificar algunos métodos de control de natalidad humana. Conocer las características de algunas enfermedades de transmisión sexual. Desarrollar una actitud crítica y responsable frente al consumo de drogas. Demuestro lo que sé… 1. Observa las siguientes fotografías y responde en tu cuaderno. A C B a. ¿En qué etapa de la vida están las personas de las fotografías? b. ¿Existen diferencias entre las personas? Nombra tres diferencias. c. ¿En qué se parecen? Nombra tres semejanzas. 2. Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas. a. ¿En qué etapa de la vida te encuentras? b. ¿Qué está ocurriendo con tu cuerpo? c. ¿En qué se diferencian los hombres y mujeres de tu edad? Señala tres diferencias. Viviendo la adolescencia 9
  • 11. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 10 Red de conceptos En esta unidad relacionaremos varios conceptos que nos permitirán iniciar una comprensión de la dimensión social y biológica de la adolescencia. SER HUMANO enfrenta manifiesta su Riesgos Sexualidad como en diferentes durante las Drogas Aspectos Etapas de la vida como el como la Enfermedades de transmisión Psicológico Niñez sexual Biológico Pubertad y adolescencia Social Adultez ¿Qué piensas tú? Continuamente podemos observar, a través de los medios de comunicación o incluso directamente, los efectos causados por las drogas, a nivel nacional y mundial. Nos damos cuenta de que este problema afecta a todas las personas, sin distinguir raza, sexo, edad o clase social. Sin embargo, no nos detenemos a pensar cuán perjudicial es para nosotros y para nuestra sociedad. Además de alteraciones físicas que pueden causar, las drogas crean enormes trastornos en la personalidad de quienes las consumen y también pueden afectar directamente a quienes están en su entorno. Comenta con tu curso: ¿Crees que es importante informarse sobre los daños que provoca la droga?, ¿por qué? ¿Por qué las personas que se drogan pueden tener conflictos con quienes los rodean? ¿Por qué crees que las personas de tu edad o un poco mayores comienzan a consumir drogas?, ¿cuál es el riesgo de esto? ¿Qué harías como ciudadano para prevenir esta situación? 10 Unidad 1
  • 12. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 11 UNIDAD 1 DESAFÍO inicial ¿QUÉ FACTORES DETERMINAN LAS ETAPAS DE DESARROLLO? Unos investigadores de animales encontraron que en un grupo de ciertas aves juveniles cuyos individuos eran de la misma edad y tamaño, había algunos que tenían las características propias de los individuos de mayor edad: su cresta estaba bien desarrollada y ya estaban cantando como si fueran adultos. Pensaron, entonces, que se trataba de un caso de desarrollo sexual precoz (adelantado) y para comprobarlo decidieron hacer las siguientes actividades: Tomaron muestras de sangre de las aves juveniles que no habían desarrollado los rasgos adultos. Tomaron muestras de sangre de las aves juveniles que sí habían desarrollado los rasgos adultos. Analizaron ambas muestras y determinaron que en la sangre de las aves con desarrollo sexual precoz había mayor concentración de un tipo de sustancia química A. Las actividades anteriores los llevaron a pensar que el desarrollo sexual precoz de las aves se debía a la presencia de la sustancia química A en la sangre. Para comprobar esta idea, los científicos decidieron utilizar pollos y siguieron el siguiente procedimiento experimental: Escogieron dos pollos machos hermanos. Solo a uno de estos pollos le inyectaron una dosis de la sustancia química A. Mantuvieron a ambos pollos durante 15 días en el mismo ambiente y les dieron el mismo tipo y cantidad de alimento y la misma cantidad de agua. La predicción que hicieron los científicos era que uno de los pollos no se desarrollaría sexualmente y el otro sí. De acuerdo a esta lectura responde en tu cuaderno las siguientes preguntas. 1. ¿Qué efectos tiene la sustancia química A en las aves juveniles? 2. ¿Cómo se transporta esta sustancia en el cuerpo de las aves? 3. ¿Sobre qué órganos actúa esta sustancia química? 4. ¿Cuál es el problema de investigación? 5. ¿Cuál es la hipótesis de trabajo formulada por los científicos? 6. ¿Qué experimento realizaron para comprobar su hipótesis? 7. ¿Cuáles fueron las condiciones que se mantuvieron constantes en el experimento?, ¿cómo se llaman estas variables? 8. ¿Qué condiciones se modificaron en el experimento?, ¿por qué?, ¿cómo se llaman estas variables? 9. De acuerdo al experimento realizado por los científicos, ¿qué resultados deberían obtener? Viviendo la adolescencia 11
  • 13. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 12 GLOSARIO 1. ETAPAS DEL DESARROLLO HUMANO Cambios biológicos: Si miras fotografías de cuando eras más chico o chica, podrás ver que estás cambiando. cambios físicos; cambian Ahora tu rostro es diferente, tu cuerpo está experimentando cambios, tienes tu las características del grupo de amigos y amigas con los cuales te identificas y eres capaz de tomar tus cuerpo. propias decisiones. Cambios psicológicos: cambios en la forma de En el transcurso de la vida, los seres humanos pasamos por distintas etapas de pensar y aprender. desarrollo, que se distinguen por los cambios biológicos, psicológicos y sociales que Cambios sociales: experimentamos. cambios en la forma de relacionarse con las Es muy difícil establecer cuándo comienza y cuándo termina una etapa, ya que, demás personas. aunque existen aspectos comunes, cada una tiene su propio ritmo de avance. El desarrollo humano parte desde el momento de la fecundación, etapa denominada desarrollo embrionario. Niñez. Comprende desde el nacimiento hasta los 10 años, aproximadamente. El niño se desarrolla de manera extraordinaria, aprende a caminar de manera coordinada, hasta llegar a correr y saltar; aprende a comunicarse emitiendo sonidos hasta adquirir un lenguaje completo; adquiere conciencia de sí mismo y del mundo que lo rodea. Pubertad y adolescencia. Abarca aproximadamente desde los 12 hasta los 18 años. La adolescencia comienza con la pubertad donde se experimentan cambios físicos, hormonales, sexuales y cambia la manera de relacionarse con los demás. Los adolescentes tienen la capacidad biológica de reproducirse, pero aún no cuentan con la madurez psicológica para tener hijos. Adultez. Esta etapa se inicia alrededor de los 20 años y comprende las subetapas: adulto joven, adulto maduro y adulto mayor. Las personas adultas logran su madurez corporal y psicológica, por lo que alcanzan las condiciones necesarias para tener hijos y formar una familia. También se presentan las responsabilidades laborales. Vejez. Etapa que se inicia sobre los 65 años. Los ancianos pueden ser menos activos físicamente, pero han adquirido muchos conocimientos y experiencias. Ellos, al igual que todas las personas, tienen necesidades que se deben satisfacer para vivir una vida sana y normal; estas son: seguridad, amor, afecto y de una vida con sentido, es decir, sentir que siempre se les necesita. 12 Unidad 1
  • 14. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 13 UNIDAD 1 Manifestaciones de la sexualidad Conéctate Ingresa a la página Desde que se forma la primera célula de un nuevo ser humano queda definido su http://www.info sexo, es decir, si el bebé en formación es hombre o mujer. Posteriormente, joven.cl, haz clic en el comienza a desarrollarse la identidad sexual, es decir, las características propias de link “Sexualidad”, y ser hombre o ser mujer. La sexualidad se relaciona con nuestro sexo y con la responde: ¿qué es la identidad sexual, pero es mucho más compleja y se expresa a través de todos los identidad sexual?, aspectos humanos, cualquiera sea su etapa de desarrollo. Estos aspectos son: ¿cuándo se inicia?, ¿qué factores inciden Aspecto biológico, incluye las características del cuerpo y su funcionamiento, en el desarrollo de referido, principalmente, a la anatomía y función del sistema reproductivo. la identidad sexual? Aspecto psicológico, involucra el pensamiento y las ideas, las capacidades del intelecto y las características de la personalidad. Aspecto afectivo, abarca sentimientos y emociones que se manifiestan en diferentes contextos de la vida y en la relación con las personas y el ambiente. Aspecto social, tiene que ver con la forma en que aprendemos a iniciar y mantener relaciones con las personas y con nuestro ambiente en general. Aspecto ético, está muy relacionado con los valores que los individuos internalizan con la ayuda de otras personas, generalmente la familia. Aspectos de la sexualidad humana Niñez Adolescencia Adultez Vejez Los aspectos por los Los adolescentes Los adultos son capaces Las funciones del cuerpo que se expresa la prefieren estar con su de entender cosas más sufren cambios, en el sexualidad aún no grupo de pares, complejas que los niños y caso de la mujer, ya no alcanzan su máximo compartir con ellos adolescentes, porque han es posible concebir hijos, desarrollo. A los niños y diversas actividades, y desarrollado el aspecto pues se dejan de niñas les gusta jugar; son también comienzan a psicológico. Generalmente, producir las células curiosos y están relacionarse los adultos establecen sexuales; en el caso de habitualmente sentimentalmente. relaciones afectivas más los hombres, comienza aprendiendo cosas Biológicamente su duraderas que los un descenso en la nuevas. Despliegan gran sistema reproductor se adolescentes y están en secreción de la hormona actividad física y desarrolla completamente condiciones (biológicas y sexual masculina. Cuando manifiestan la necesidad y es apto, solo psicológicas) para formar te imaginas viejito o viejita, de dar y recibir afecto. funcionalmente, para una familia con hijos. ¿te gustaría tener pareja? ¿A qué te gustaba jugar concebir un hijo. ¿Por ¿Cuántos hijos te gustaría cuando eras niño o niña? qué son importantes tus tener cuando seas grande? amigas y amigos? Viviendo la adolescencia 13
  • 15. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 14 GLOSARIO Pubertad y adolescencia Pubertad: momento en Si comparas la etapa en que eras niño o niña, por ejemplo a los seis años, con que comienza la como eres ahora, podrás notar una variedad de cambios. En los primeros años de maduración sexual. escuela, tu vida giraba, básicamente, en torno al juego: corrías, saltabas y trepabas Gónadas: órganos del árboles. Hoy vives de manera diferente, tienes tu grupo de amigos y amigas con sistema reproductor los que realizas diferentes actividades y eres capaz de concentrarte por períodos donde se forman los más largos. gametos. Gametos: células Tu comportamiento ha cambiado y también has notado lo distinto que te ves sexuales; ovocitos en físicamente; hoy ya eres un adolescente. las mujeres y espermatozoides en los La adolescencia es un período de la vida del ser humano que se inicia con la hombres. pubertad, e incluye una maduración sexual y también una maduración psicológica y emocional que lo preparan para la vida adulta. Los seres humanos experimentamos cambios durante toda la vida. Desde el momento del nacimiento, el tipo de gónadas presentes en un individuo determinan las características sexuales primarias que permiten distinguir biológicamente al hombre de la mujer. Sin embargo, es durante la pubertad cuando los cambios son más notorios. Hay cambios corporales que ocurren en ambos sexos, como el aumento de la estatura, el crecimiento de los órganos genitales y la aparición de acné. No obstante, es en este período que la sexualidad se expresa por medio de la aparición de las características sexuales secundarias que se definen como cambios corporales no directamente relacionados con la reprodución, que distinguen a hombres y a mujeres. La edad en que se producen estos cambios varía según cada persona, pero, regularmente, ocurren alrededor de los 11-12 años en niñas y los 13-14 años en los niños. Conozcamos las principales características sexuales secundarias en la mujer y en el hombre: Mujeres Hombres • Desarrollo • Desarrollo de los músculos. y crecimiento de las glándulas mamarias. • Crecimiento de vello en el cuerpo, especialmente en la cara, pubis y axilas. • Ensanchamiento de las caderas. • Cambio en la voz; se hace más grave. • Crecimiento de vello en las axilas y pubis. 14 Unidad 1
  • 16. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 15 UNIDAD 1 Evaluando lo aprendido 1. Copia el siguiente cuadro en tu cuaderno y anota tres características de cada etapa del desarrollo humano: Etapa de la vida Características Niñez rno ade u cu Pubertad y adolescencia Adultez ia en t Vejez Cop 2. Para cada frase, escribe en tu cuaderno si se trata de un aspecto biológico (B), psicológico (P), afectivo (A), social (S) o ético (E). El desarrollo de las mamas en la mujer tiene una función reproductiva. La forma de comportarse y de razonar es una característica propia de cada persona. Demostrar nuestros sentimientos a los demás nos hace mejores personas. Es correcto afirmar que existe respeto entre los miembros de una pareja. Hay personas a las que les cuesta relacionarse con los demás. 3. Clasifica los siguientes cambios que se producen en la pubertad, según corresponda, en masculinos, femeninos o de ambos sexos: a. Desarrollo de vello facial (bigote y barba). g. Desarrollo de la musculatura. b. Aparición de vello púbico. h. Aparición de acné (espinillas). c. Aumento de la estatura. i. Crecimiento de vello axilar. d. Ensanchamiento de las caderas. j. Desarrollo de las mamas. e. Cambio de la voz (se hace más grave). k. Distribución de grasa en caderas y muslos. f. Crecimiento de los órganos genitales. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta de las actividades 1, 2 y 3. Si lograste distinguir las características de las etapas del desarrollo humano, en la actividad 1, ¡excelente! De lo contrario, vuelve a leer la página 12. Si identificaste las características de los aspectos en que se desarrolla la sexualidad, en la actividad 2, ¡felicitaciones! Si cometiste algún error, repasa la página 13. Si lograste clasificar los cambios de la pubertad, de la actividad 3, ¡vas muy bien! De lo contrario, vuelve a revisar la página 14. Viviendo la adolescencia 15
  • 17. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 16 2. SISTEMA REPRODUCTOR HUMANO Los seres humanos, al igual que muchos otros organismos muy diversos, nos reproducimos sexualmente. Para cumplir con la función reproductiva existen órganos especializados, que en conjunto constituyen el sistema reproductor humano. Sistema reproductor femenino Ovarios Oviductos Son las gónadas femeninas; Son dos conductos que están ubicados a cada lado del conectan los ovarios y el útero, tienen el tamaño y útero. El ovocito sale desde forma de una almendra. En los ovarios y es en los ellos se producen las oviductos donde ocurrirá la hormonas sexuales femeninas fecundación y ellos conducirán y se forman los gametos el ovocito fecundado hasta el femeninos, llamados ovocitos. útero. Útero Es un órgano interno muscular Vagina hueco que se ubica en la Es un conducto muscular y pelvis femenina. Presenta tres elástico que comunica al útero capas, la interna es el con el exterior, a través de una endometrio, la intermedia abertura llamada orificio Vulva está formada por músculo liso vaginal. Recibe el semen Corresponde a los órganos y la externa por un tejido durante la relación sexual y a externos femeninos. Está elástico. Mide 5 cm de ancho través de ella sale el bebé hacia formada por: el monte de y 7 cm de largo. En él se el exterior durante el parto. Venus, labios mayores, labios desarrolla el embrión durante Mide aproximadamente 9 cm. menores, clítoris, meato todo el embarazo hasta el uretral, orificio vaginal y el nacimiento. himen. 16 Unidad 1
  • 18. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 17 UNIDAD 1 Sistema reproductor masculino GLOSARIO Semen: líquido espeso Vesículas seminales y blanquecino, formado por los espermatozoides Son dos glándulas, ubicadas detrás de la vejiga, que y por las secreciones de producen y secretan líquido las vesículas seminales y seminal, el cual sirve de la próstata. alimento y transporte a los espermatozoides. Próstata Es una glándula que produce una secreción alcalina que permite a los espermatozoides sobrevivir en el ambiente ligeramente ácido Conductos deferentes de la vagina. Son dos conductos que cumplen la función de Pene transportar los espermatozoides, desde cada Es un órgano ubicado testículo hacia la uretra. fuera de la cavidad abdominal, recubierto por un pliegue de piel llamado prepucio; su extremo final recibe el nombre de glande. Su función es depositar el semen en el interior de la vagina. Epidídimo Uretra Es un tubo muy enrollado, Es un conducto que situado encima de cada mide entre 15 y 20 cm testículo. En él se almacenan y de largo en el adulto; se maduran los espermatozoides, Testículos extiende a lo largo del adquiriendo movilidad y su Son las gónadas masculinas; se ubican pene. Conduce y estructura definitiva. fuera de la cavidad abdominal, protegidos expulsa el semen y la por una “bolsa” de piel, el escroto. En orina. ellos se produce la hormona sexual masculina y se forman los gametos masculinos, llamados espermatozoides. Viviendo la adolescencia 17
  • 19. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 18 GLOSARIO Gametos femeninos y masculinos Folículo: vesícula Los gametos son células especializadas para la reproducción. En las mujeres se formada por células llaman ovocitos y se producen en las gónadas femeninas, los ovarios; en los foliculares; en su interior hombres se llaman espermatozoides y se producen en las gónadas masculinas, contiene al ovocito. los testículos. ¿En qué etapa de la vida se producen los gametos? La formación de ovocitos en las mujeres comienza en la vida intrauterina, es decir, antes de nacer. En los ovarios de una niña recién nacida hay alrededor de un millón de folículos que contienen ovocitos inmaduros. De estos, solo unos 300 a 350 llegarán a ser folículos maduros en la vida adulta de la mujer. En cambio, en los hombres la formación de espermatozoides comienza en la pubertad y se extiende permanentemente hasta la adultez mayor. Comparemos ambos gametos: El ovocito Es una célula de mayor tamaño que el espermatozoide y es inmóvil; se desplaza dentro de los oviductos por la acción de cilios que se encuentran en ellos. Contiene también gran cantidad de sustancias nutritivas. ¿Para qué crees que serán usadas estas sustancias nutritivas? El espermatozoide Es mucho más pequeño que el ovocito, tiene una cabeza pequeña, donde se aloja el núcleo; un cuello, que tiene una estructura productora de energía; y una cola, que le permite una gran movilidad. ¿Para qué le sirve la energía a los espermatozoides? 18 Unidad 1
  • 20. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 19 UNIDAD 1 Evaluando lo aprendido 1. Copia y completa el siguiente cuadro en tu cuaderno. Estructura Función Estructura femenina o masculina Bolsa de piel que rodea y protege los testículos. Conducto deferente Fabrican ovocitos y hormonas sexuales. Deposita el semen en la vagina. Estructura masculina. Próstata Testículos Comunican los ovarios con el útero. Útero Vagina Secretan líquido seminal que sirve de alimento y transporte a los espermatozoides. 2. Observa las imágenes y responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. A B a. ¿Qué célula observas en la imagen A? Indica sus características. b. ¿Qué células observas en la imagen B? Descríbelas. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta a las preguntas de las actividades 1 y 2. Si completaste correctamente el cuadro de la actividad 1, ¡felicitaciones! Si fallaste en alguna, repasa las páginas 16 y 17. Si lograste identificar y describir las imágenes de la actividad 2, ¡excelente! Si tuviste errores, revisa la página 18. Viviendo la adolescencia 19
  • 21. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 20 GLOSARIO 3. HORMONAS SEXUALES Glándula endocrina: El crecimiento y maduración de los órganos en el cuerpo humano están órgano que contiene condicionados por varias hormonas. Las hormonas son sustancias químicas, células secretoras, que fabricadas en las glándulas endocrinas, y son transportadas por la sangre a sintetizan y liberan diferentes regiones del cuerpo donde cumplen una función específica. hormonas que se vierten directamente a la Las hormonas sexuales son las que determinan el desarrollo y la maduración sangre. sexual. Son producidas en los testículos y ovarios. Su síntesis y liberación están controladas por la hipófisis. La hipófisis es una glándula que se encuentra en la base del cerebro; está dividida en dos regiones: la región anterior o adenohipófisis y la región posterior o neurohipófisis. Durante la pubertad, la adenohipófisis se activa produciendo la hormona folículo estimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH), las que viajan por la sangre hasta los ovarios o los testículos. Al llegar estas hormonas a los órganos, estimulan la producción de las hormonas sexuales, responsables de los cambios corporales. Estas hormonas son: estrógenos y progesterona en la mujer, y testosterona en el hombre. Acción de las hormonas sexuales femeninas Distintas Características Estrógenos regiones sexuales corporales secundarias Hormonas Adenohipófisis Ovarios FSH y LH Preparación del útero Progesterona Sistema para un posible reproductor embarazo o menstruación Producción de ovocitos y ovulación Acción de las hormonas sexuales masculinas Distintas Características Adenohipófisis Hormonas Testículos Testosterona regiones sexuales FSH y LH corporales secundarias Producción de espermatozoides 20 Unidad 1
  • 22. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 21 UNIDAD 1 INTERPRETANDO un experimento HORMONAS Y CRECIMIENTO Observación En el ser humano el crecimiento no se mantiene constante durante toda la vida y tampoco se manifiesta con la misma rapidez. Se ha demostrado que el cuerpo secreta hormonas que posibilitan e influyen en el crecimiento, como ciertas hormonas sexuales y la llamada hormona del crecimiento. Problema científico ¿Qué relación existe entre la velocidad del crecimiento humano y las hormonas relacionadas con el crecimiento? Hipótesis La relación que existe entre la velocidad de crecimiento del ser humano y la producción de hormona del crecimiento y hormonas sexuales son directamente proporcionales a través del tiempo (edad). Método experimental a. Se seleccionó un número representativo de mujeres y hombres de 20 años de edad, para estudiar, a través del registro médico de cada persona, cómo ha variado su estatura desde el nacimiento. b. Se calculó la variación de la estatura por unidad de tiempo, es decir, la velocidad de crecimiento en centímetros por año. c. Se determinó la contribución de la hormona del crecimiento y de algunas hormonas sexuales en el crecimiento de las personas. Resultados Fuente: Fisiología Médica, Ganong, 1996. Análisis experimental 1. De acuerdo al gráfico N° 1, ¿cuántos períodos de crecimiento rápido se distinguen en ambos sexos? 2. ¿En qué etapa de la vida se produce un mayor crecimiento, en ambos sexos? 3. De acuerdo a los gráficos N° 2 y N° 3, ¿en qué rango de edad influyen, en el aumento de talla, tanto la hormona del crecimiento como las hormonas sexuales? Viviendo la adolescencia 21
  • 23. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 22 GLOSARIO 4. CICLO MENSTRUAL Fecundación: unión del En todas las mujeres, desde la pubertad hasta los 45 años, aproximadamente, se gameto femenino y producen cambios periódicos en el ovario y en el útero; a este conjunto de masculino, lo que da cambios se le denomina ciclo menstrual. Durante este proceso se liberan células lugar a una nueva célula. reproductoras femeninas u ovocitos y se prepara el útero para una posible Período fértil: período fecundación y embarazo. Veamos la relación que existe entre los cambios en que el ovocito puede hormonales, en el desarrollo de los folículos y en el endometrio, durante las ser fecundado por un etapas del ciclo. espermatozoide y El ciclo: generar un cigoto. • Dura alrededor de 28 días; sin embargo, en algunas mujeres puede ser más largo o más corto. El día que comienza la menstruación (hemorragia que dura entre 3 y 5 días) corresponde al primer día del ciclo menstrual. • La secreción de la hormona FSH provoca la maduración de un folículo y del ovocito en su interior, y la producción de estrógenos en los ovarios, haciendo que aumente el grosor del endometrio, el cual se prepara para recibir al posible ovocito fecundado. Esta etapa se llama preovulatoria. Si la etapa preovulatoria se alarga o se acorta, el ciclo de la mujer será, a su vez, más largo o más corto; es decir, en cada caso, la ovulación ocurriría después o antes del día 14 respectivamente. • Hacia la mitad del ciclo, los niveles de estrógenos se elevan hasta alcanzar su máximo; esto provoca una mayor secreción de la hormona LH. Los altos niveles de estrógeno y LH provocan la ovulación, proceso de liberación de un ovocito desde uno de los ovarios hacia el oviducto. En el ovario, el folículo maduro que liberó al ovocito se transforma en el cuerpo lúteo. En cada ciclo menstrual de una mujer, el día en que ocurre la ovulación es el más fértil, es decir, más probabilidades tiene de concebir un hijo. • En la etapa postovulatoria los niveles de progesterona aumentan considerablemente, debido a que empieza a ser secretada por el cuerpo lúteo. Esto estimula el desarrollo del endometrio, el cual sigue aumentando de grosor. • Si el ovocito no es fecundado, el cuerpo lúteo degenera y disminuyen los niveles de FSH y LH, y se desprende parte del endometrio, aproximadamente catorce días después de la ovulación. La expulsión del endometrio provoca la menstruación, lo cual marca el inicio de un nuevo ciclo. 22 Unidad 1
  • 24. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 23 UNIDAD 1 • Si el ovocito es fecundado, se produce el embarazo y el ciclo menstrual se detiene hasta que finalice la gestación. La secreción de progesterona se mantiene gracias a que la placenta libera una hormona, la Gonadotrofina Coriónica Humana (HCG), que estimula durante tres meses al cuerpo lúteo. Pasado este período, la placenta produce progesterona que sigue manteniendo al endometrio. Analiza 1. Observa el siguiente calendario y responde las preguntas en tu cuaderno. ABRIL MAYO 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 8 9 10 11 12 13 14 6 7 8 9 10 11 12 15 16 17 18 19 20 21 13 14 15 16 17 18 19 22 23 24 25 26 27 28 20 21 22 23 24 25 26 29 30 27 28 29 30 31 Si el ciclo menstrual de una mujer se inicia el 10 de abril y su ciclo es de 28 días. a. ¿Qué día ocurrirá la ovulación? b. Sabiendo que el ovocito mantiene su capacidad reproductora durante 24 horas y que el espermatozoide puede vivir unos tres días en el interior del aparato reproductor femenino, ¿cuál será el período fértil de la mujer?, ¿qué días podría quedar embarazada? c. Responde nuevamente las preguntas a y b, pero ahora considerando que el ciclo es de 32 días. Vuelve a responder las preguntas considerando un ciclo de 26 días. 2. Analiza el siguiente esquema y luego responde en tu cuaderno. Adenohipófisis produce FSH LH actúa sobre actúa sobre ovarios testículos ovarios testículos completando la maduración del produciendo produciendo produciendo ovocito espermatozoides ovulación testosterona a. ¿Qué funciones cumplen las hormonas producidas por la adenohipófisis? b. ¿Qué efecto tiene la FSH en los hombres y en mujeres? c. ¿Qué efecto tiene la LH en hombres y en mujeres? d. ¿Qué pasaría en el cuerpo de una niña de 4 años si a esa edad se activara la adenohipófisis? e. ¿Cómo sería el cuerpo de un hombre de 30 años si no se hubiera activado la adenohipófisis? Viviendo la adolescencia 23
  • 25. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 24 5. DESARROLLO DE LA VIDA HUMANA Nuestra vida comenzó siendo una única célula. Pero ¿cómo llegamos a convertirnos en una persona formada por millones de células? Fecundación La fecundación corresponde al proceso a través del cual un espermatozoide Embrión Oviducto y un ovocito se fusionan, dando origen al cigoto. La fecundación se lleva a cabo en el interior del sistema reproductor femenino. ¿Cómo es posible la fecundación? Durante el acto sexual o copulación, el pene del hombre se introduce en la vagina de la mujer. Luego ocurre la eyaculación, que es la salida del Ovocito semen, líquido que contiene los espermatozoides. Ovario Los espermatozoides liberados avanzan desde el útero hacia los Implantación oviductos. Cuando llegan al tercio final, solo uno de ellos ingresa al ovocito, fecundándolo. A partir de la unión de ambas células se origina Útero una nueva, llamada cigoto, que por medio de múltiples divisiones celulares forma el embrión, que inicia su camino de descenso hacia el útero. Aproximadamente en el séptimo día, ocurrida la fecundación, se produce la implantación, proceso en que el embrión se une a la pared del útero. Una vez en el útero, el nuevo ser debe nutrirse y protegerse de golpes e infecciones. Para esto se desarrollan estructuras especializadas en las funciones de protección llamadas anexos embrionarios. Vasos sanguíneos Vasos sanguíneos de la madre del feto Cordón umbilical Placenta Feto Pared del útero Amnios Dos arterias y una vena del cordón umbilical Placenta Amnios Cordón umbilical Comunica al feto con su madre; Es un saco que envuelve al feto Estructura que comunica la permite el intercambio de sustancias y está lleno de líquido amniótico, placenta y el feto. Permite el flujo nutritivas, desechos y gases; elabora en el cual el feto flota. Esta de nutrientes y oxígeno entre el hormonas como la progesterona que estructura lo protege de golpes e bebé y la placenta. mantiene el embarazo. infecciones. 24 Unidad 1
  • 26. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 25 UNIDAD 1 Fases del embarazo El embarazo tiene una duración promedio de 280 días o cuarenta semanas, contadas desde la última menstruación de la madre hasta el nacimiento del bebé. Durante el tiempo comprendido entre la fecundación y el nacimiento, ocurre el desarrollo humano intrauterino, llamado así porque ocurre en el interior del sistema reproductor femenino. Conozcamos los cambios más importantes que ocurren durante el embarazo. Primer trimestre Al final del primer mes el embrión mide alrededor de 1 cm, su corazón late, se comienzan a formar los brazos y las piernas y se desarrollan la mayoría de los órganos. Al finalizar el segundo mes el embrión comienza a llamarse feto y mide unos 3 cm. Terminando el tercer mes, todos los órganos están formados; incluso es posible reconocer el sexo del feto, debido a que su sistema reproductor ya se ha desarrollado. Su tamaño es de unos 11 cm. Segundo trimestre Los sistemas circulatorio y nervioso terminan su maduración. Aumentan los movimientos del feto, los que pueden ser percibidos por la madre. Al final del sexto mes, el feto ya mide alrededor de 35 cm. Tercer trimestre Se produce la maduración del sistema respiratorio. Durante esta etapa el feto crece hasta alcanzar unos 50 cm y aumenta de peso rápidamente, abre los ojos, escucha sonidos, se mueve cada vez más y cambia su postura, preparándose así para nacer. Durante el período de embarazo la madre necesita un ambiente tranquilo, protección y amor. Viviendo la adolescencia 25
  • 27. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 26 Parto Al final del embarazo se desencadenan una serie de cambios hormonales en el cuerpo de la madre, que señalan que el período de desarrollo intrauterino ha concluido y que el nuevo ser está en condiciones de abandonar el útero materno y continuar su desarrollo fuera de él. El parto es el proceso por el cual el feto sale del útero materno al exterior. El parto se inicia cuando las paredes del útero comienzan a contraerse y el cuello del útero se dilata. A medida que transcurren las horas, las contracciones aumentan en frecuencia e intensidad. Al nacer un bebé mide Como consecuencia de las contracciones, el feto sale hacia el exterior a través de aproximadamente 50 cm la vagina; este momento corresponde al nacimiento. Las contracciones del útero y pesa alrededor de 3 kg. continúan después del nacimiento, hasta expulsar completamente la placenta, proceso conocido como alumbramiento. Lactancia materna La nutrición del recién nacido constituye un gran desafío y responsabilidad para los padres, pues de ella depende en gran medida el desarrollo sano que permite el crecimiento, una vida saludable y, en definitiva, el bienestar del bebé. Durante los primeros meses de vida, los mamíferos, como el ser humano, se alimentan de leche producida por la madre. La lactancia materna no solo constituye una forma de alimentación, sino que también una forma de estrechar el vínculo entre el hijo y la madre. La leche materna contiene todos los nutrientes que el bebé requiere en sus Conociendo más primeros meses luego de nacer y anticuerpos que El parto y la lactancia materna son dos procesos mediados por acción lo defienden de algunas hormonal. Al final del embarazo el cuerpo de la madre comienza a secretar enfermedades. una hormona importante, la oxitocina. Esta hormona provoca las contracciones uterinas, señal que indica que el bebé está a punto de nacer. Después del nacimiento, la hormona prolactina induce la producción de leche materna en las glándulas mamarias. 26 Unidad 1
  • 28. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 27 UNIDAD 1 Evaluando lo aprendido 1. Lee cada afirmación y responde en tu cuaderno con una V si es verdadera o F si es falsa. Justifica aquellas que sean falsas. a. ____ La fecundación humana ocurre externamente. b. ____ El cigoto se forma por la unión de un espermatozoide y un ovocito. c. ____ La unión entre un ovocito y un espermatozoide se lleva a cabo en el útero. d. ____ La implantación del embrión ocurre aproximadamente al séptimo día después de la fecundación. e. ____ Ocurrida la fecundación, se forma una nueva célula llamada embrión. 2. Copia en tu cuaderno los siguientes conceptos y relaciona cada uno de ellos con su función. a. Amnios intercambio de nutrientes y desechos. b. Placenta comunica la placenta y el feto. c. Cordón umbilical saco que protege de golpes. 3. Realiza un esquema que resuma los cambios que ocurren en el feto durante el período de embarazo. 4. Copia en tu cuaderno las siguientes oraciones y completa con las palabras que faltan para darle sentido. a. El … es el proceso en que el feto sale del … al exterior. b. La señal que indica que va a ocurrir el parto son las …, que son provocadas por una hormona, llamada … . c. Durante los primeros meses, el bebé se alimenta principalmente de …, la cual se produce gracias a la acción de la hormona … . ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta a las preguntas de las actividades 1, 2, 3 y 4. Si identificaste las oraciones verdaderas y falsas de la actividad 1, ¡excelente! Si tuviste errores, revisa la página 24. Si relacionaste cada concepto con su función, ¡felicitaciones! De lo contrario, vuelve a reforzar el contenido de la página 24. Si realizaste correctamente el esquema en la actividad 3, ¡muy bien! De lo contrario, repasa la página 25. Si completaste las oraciones de la actividad 4, ¡felicitaciones! Si fallaste en alguna, repasa la página 26. Viviendo la adolescencia 27
  • 29. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 28 6. MATERNIDAD Y PATERNIDAD RESPONSABLES En el proceso de crecimiento y maduración, los seres humanos se relacionan, se comunican y se apoyan para convertir los proyectos personales en proyectos comunes. En el proceso de elección de una pareja definitiva o matrimonio, cada persona elige libremente a otro, basándose en el amor mutuo y en la seguridad de compartir una vida en común. De esta relación se conciben hijos y se engendra la vida. Ser padres es un proceso consciente y responsable, lo que implica velar por el desarrollo integral de los hijos, proporcionarles el cuidado de la salud, formación, educación y afecto, de modo que los hijos se integren a la sociedad como adultos sanos. Ser padres es uno de los pasos más importantes en la vida de las Durante el embarazo, período que se extiende desde la fecundación hasta el personas. Pero la nacimiento, el feto requiere nutrientes y oxígeno que la madre le entrega a través paternidad es difícil y supone una gran de la placenta, para lo cual la madre necesita alimentarse muy bien. Además, la responsabilidad. mujer embarazada requiere vivir su embarazo en un ambiente de tranquilidad, protección y amor. ¿Qué son los roles sexuales? Hombres y mujeres asumen roles sexuales diferentes en los aspectos relacionados con la reproducción, pues estos roles derivan de las diferencias fisiológicas entre ambos sexos. Por ejemplo, la gestación de un bebé y el amamantamiento solo pueden ser roles femeninos. Sin embargo, todas las demás tareas pueden ser asumidas por personas de ambos sexos. Los padres y los hermanos también Conversemos pueden comprometerse En sociedades como las europeas cada día hay menos diferencias entre roles con las labores propias femeninos y masculinos. En nuestro país aún persisten, pero paulatinamente del cuidado del recién nacido y colaborar en las se ha ido mejorando en este aspecto: hoy podemos encontrar mujeres tareas domésticas. bomberos, ejecutivas financieras o conductoras de camiones, y vemos que muchos hombres cuidan de sus hijos y realizan tareas domésticas con la misma dedicación que las mujeres. ¿Cómo cooperas tú con las labores domésticas en tu casa? 28 Unidad 1
  • 30. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 29 UNIDAD 1 7. MÉTODOS ANTICONCEPTIVOS Preservativos. Y PLANIFICACIÓN FAMILIAR Desde la pubertad, tanto las niñas como los niños tienen la posibilidad biológica de ser padres. Sin embargo, la madurez psicológica para vivir de buena forma este proceso se alcanza muchos años después. La decisión, por parte de una pareja, de tener un hijo es muy importante, y se debe tomar de una manera responsable. Los métodos anticonceptivos permiten la regulación de la natalidad. DIU (dispositivo Estos métodos son técnicas que intrauterino). sirven para evitar el embarazo y algunos de estos previenen el Píldora anticonceptiva. contagio de enfermedades de transmisión sexual (ETS). Existe una amplia variedad de métodos anticonceptivos. A continuación se indican las características de algunos de ellos. Métodos Descripción Eficacia, ventajas e inconvenientes NATURALES Se basan en evitar la relación sexual durante el período fértil. Consiste en calcular el período fértil, Ritmo calendario considerando la duración del ciclo menstrual. • Poco eficaces. Considera las características del moco • No previene el contagio de ETS. Método de Billings cervical. ARTIFICIALES Actúan como barrera ante los espermatozoides o alteran el ciclo menstrual. • Usado correctamente tiene una alta Preservativo o Delgada funda de látex que se coloca en el eficacia. condón pene y recoge el semen. • Ayuda a prevenir las ETS. Dispositivo de metal y plástico, con forma de DIU espiral o de T, que se introduce en la pared • Eficacia alta. (dispositivo intrauterino) del útero (debe hacerlo un profesional de la • No previene el contagio de ETS. salud) e impide la fecundación. Píldora Pastillas de naturaleza hormonal que • Eficacia muy alta. anticonceptiva impiden la ovulación. • No previene el contagio de ETS. Viviendo la adolescencia 29
  • 31. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 30 8. ENFERMEDADES DE TRANSMISIÓN SEXUAL Las enfermedades de transmisión sexual (ETS) son enfermedades infecciosas provocadas por bacterias, virus, hongos o protozoos, cuya principal vía de contagio son las relaciones sexuales entre una persona enferma y otra sana. Conozcamos algunas de estas enfermedades: Enfermedad de Organismo Descripción transmisión sexual que la produce de la enfermedad Aparecen lesiones en los órganos genitales, e inflamación generalizada Bacteria: Sífilis en la zona. La bacteria puede invadir Treponema Treponema pallidum. otros órganos y provocar daño en el pallidum. sistema nervioso y cardiovascular. Se presenta mucho dolor al orinar e Bacteria: inflamación de los órganos genitales, Gonorrea Neisseria gonorroheae. los cuales secretan pus. En un estado más avanzado provoca esterilidad. Neisseria Virus del herpes Aparición de ampollas dolorosas, que gonorroheae. Herpes genital simple tipo 2 (VHS-2). en hombres brotan en el pene y en las mujeres en la vulva o en la vagina. Aparecen protuberancias blandas, Virus del papiloma rojizas en los órganos genitales. En las Verrugas humano o papiloma mujeres, el virus puede infectar el genitales virus (VPH). cuello del útero, provocando cáncer cervical (cáncer del cuello uterino). Afecta al sistema inmunológico Sida (síndrome de Virus de la (que defiende al organismo contra inmunodeficiencia inmunodeficiencia infecciones), disminuyendo la adquirida) humana (VIH). capacidad de defensa frente a otros agentes infecciosos. Las ETS se pueden prevenir. Debido a que el contacto sexual es la principal vía de transmisión, la mejor forma de prevenir el contagio es la abstinencia sexual o, en caso contrario, mantener una pareja sexual única, y usar correctamente el preservativo. 30 Unidad 1
  • 32. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 31 UNIDAD 1 Evaluando lo aprendido 1. Copia en tu cuaderno las siguientes aseveraciones y escribe una V si es verdadera o una F si es falsa. Justifica las falsas. a. ____ La capacidad biológica para reproducirse comienza en la pubertad. b. ____ Todos los métodos anticonceptivos previenen las enfermedades de transmisión sexual. c. ____ Algunos métodos naturales actúan como barrera ante los espermatozoides. d. ____ El método del ritmo calendario está relacionado con el período fértil de la mujer. e. ____ El dispositivo intrauterino es el método anticonceptivo de mayor eficacia. f. ____ Solo el condón previene las enfermedades de transmisión sexual. 2. Escribe en tu cuaderno los conceptos de las columnas A y B. Luego relaciona cada enfermedad con el microorganismo causante. A B a. Gonorrea VIH b. Herpes genital Treponema pallidum c. SIDA VPH d. Sífilis Neisseria gonorroheae e. Verrugas genitales VHS-2 3. Completa, en tu cuaderno, los siguientes párrafos con los conceptos que corresponden. a. Los … regulan la natalidad y previenen el contagio de … . Existen métodos …, como por ejemplo, el ritmo calendario y el … y también métodos …, tales como el DIU, el … y la … . b. Las ETS son … ; algunos ejemplos son el SIDA, … y … . La forma de prevenir las ETS es a través de la …, … y … . ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta a las preguntas de las actividades 1, 2 y 3. Si identificaste correctamente las aseveraciones verdaderas y las falsas de la actividad 1, ¡felicitaciones! Si fallaste en alguna, repasa la página 29. Si relacionaste cada enfermedad con el microorganismo causante, en la actividad 2, ¡muy bien! De lo contrario vuelve a reforzar el contenido de la página 30. Si completaste los párrafos de la actividad 3, ¡excelente! Si tuviste errores, revisa las páginas 29 y 30. Viviendo la adolescencia 31
  • 33. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 32 GLOSARIO Síndrome de inmunodeficiencia adquirida: SIDA Linfocitos: células del El SIDA es una enfermedad infecciosa causada por un virus llamado VIH (virus de la sistema inmune que inmunodeficiencia humana), del cual existen dos tipos: VIH tipo I y el VIH tipo II, los reconocen y destruyen que atacan el sistema inmune del organismo, es decir, infectan y matan los linfocitos. agentes patógenos. SIDA S índrome de I nmuno D eficiencia A dquirida Conjunto de Debilitamiento del Se contrae síntomas y signos sistema inmune la enfermedad (no se hereda) Se manifiesta como: Se transmite por Una persona con VIH tres vías: evita el contagio al: • Aparición de manchas • Sexual: a través del acto • No donar sangre, tejidos, violáceas de diferentes sexual con una persona órganos o semen. tamaños generalmente portadora. • No compartir utensilios cutáneas. • Sanguínea: al entrar en contacto como jeringas, máquinas de • Diarrea crónica que suele la sangre de un enfermo con la afeitar y cepillos dentales. acompañarse de pérdida de de una persona sana. • Informar a los médicos, peso y dolor abdominal. • Madre a hijo: una mujer dentistas o a quien pueda • Se alteran los nervios puede transmitir el VIH a su estar en contacto con su periféricos, provocando hijo durante la gestación, en el sangre para que utilicen intenso dolor. parto o durante la lactancia. elementos esterilizados y La persona con VIH puede estar El SIDA no se propaga por vía desechables. muchos años sin manifestar aérea o digestiva, ya que es poco • Evitar el embarazo, por el signos y síntomas; en esta etapa resistente a las condiciones riesgo de contagiar al feto. se dice que es seropositiva o ambientales. Se destruye fácilmente • Informar a su pareja para portadora. con el calor y el uso de “cloro” y evitar un contagio por vía detergentes. sexual. La prevención es el único camino eficaz contra la propagación del SIDA, ya que aún no existe cura. Algunas medidas de prevención son: - Tener una pareja estable. - No compartir jeringas o usar utensilios que pudieran haber estado en contacto con sangre infectada de VIH. - Utilizar correctamente el preservativo (condón), ya que es la forma más eficaz para prevenir el SIDA y otras ETS. - Si se va a recibir sangre por medio de una transfusión, debe ser sangre segura, es decir, que haya sido sometida a controles adecuados. 32 Unidad 1
  • 34. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 33 UNIDAD 1 HACIENDO ciencia ¿CUÁNTO SABEMOS SOBRE EL SIDA? PROCESOS CIENTÍFICOS Observación Observación El SIDA es una enfermedad que afecta a mucha gente de manera silenciosa, Planteamiento del sin embargo, la información que se conoce es muy variada. problema Formulación de hipótesis Problema científico Diseño de investigación Recolección de datos ¿Quiénes saben más sobre el SIDA, las personas mayores o las menores de Análisis de resultados 25 años?, ¿quiénes están más informados sobre el SIDA, los hombres o las y conclusiones mujeres? Hipótesis Plantea una hipótesis de trabajo. Escríbela en tu cuaderno. Procedimiento a. Junto a 2 ó 3 compañeros revisen la información de la página 32 y formulen preguntas para elaborar la encuesta. Algunos ejemplos son: - ¿Qué significa la palabra SIDA? - ¿De qué manera se contagia? - ¿Es el SIDA una enfermedad bacteriana o viral? - ¿De qué modo se puede prevenir? b. Luego definan el grupo de personas a quién aplicarán la encuesta. Por ejemplo: - personas entre 15 y 22 años (hombres y mujeres). - personas entre 28 y 35 años (hombres y mujeres). También deben determinar la cantidad de personas que entrevistarán. ¿Bastará con 2 ó 3? Apliquen la encuesta para recolectar datos sobre el conocimiento que tienen las personas sobre el SIDA. Recolección de datos Para los resultados, evalúen cada encuesta y clasifiquen el nivel de conocimiento sobre el SIDA que tienen los encuestados en: muy bueno (MB), bueno (B), regular (R) o nulo (N). Pueden utilizar otra escala si lo desean. Análisis de resultados y conclusiones 1. ¿Cómo es el nivel de conocimiento sobre el SIDA del grupo encuestado?, ¿en qué se basan para decirlo? 2. ¿Qué grupo tiene mayor conocimiento, hombres o mujeres? 3. ¿Qué rango de edad maneja más información sobre el SIDA? 4. Suponiendo que en general las personas tienen un grado muy bajo de conocimiento sobre el SIDA, ¿qué se podría hacer para mejorar esta situación? 5. ¿Sería importante aplicar esta encuesta a nivel nacional?, ¿por qué? Viviendo la adolescencia 33
  • 35. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 34 Conéctate 9. LOS RIESGOS DE LAS DROGAS Ingresa a la página http://www.conace.cl Es común escuchar que las drogas están siendo cada vez más usadas en nuestra y de acuerdo a lo sociedad. Pero ¿cómo se reconoce que una sustancia química es una droga?, presentado en el link ¿cuántos tipos de drogas hay?, ¿por qué sus efectos son tan nocivos? “Prevención”, responde: ¿cuál es el Droga es cualquier sustancia natural o sintética que al introducirla al organismo objetivo principal del puede alterar el funcionamiento físico y psicológico de quien la consume. Su Gobierno para consumo puede ocasionar tolerancia y dependencia. La tolerancia es la necesidad de superar el problema consumir dosis cada vez mayores para obtener los efectos deseados. La dependencia de las drogas?, se manifiesta cuando se deja de consumir la droga, produciéndose serias alteraciones ¿cómo puedes en la persona, tales como el síndrome de privación. ayudar? Para clasificar las drogas existen varios criterios, uno es la aprobación legal de su consumo, y otro, el efecto que causa en el organismo. Drogas legales Drogas ilegales Son drogas cuyo uso no se penaliza. Son drogas no permitidas por la • Alcohol etílico (bebidas alcohólicas). ley, por ser altamente dañinas para • Nicotina (tabaco). la salud. • Benzodiacepinas.* • Heroína. • Cocaína. • Morfina.* • Marihuana. • Inhalantes. • Anfetaminas.* • LSD • Pasta base. * Drogas para tratar enfermedades. Drogas Efectos en el organismo Produce estado de embriaguez, Depresoras Alcohol etílico (bebidas). alterando la coordinación motora y Sustancias que el estado de alerta de la persona. producen sedación y relajación. Benzodiacepinas Produce efectos sedantes y (pastillas para dormir). anestésicos, produciendo sueño. Produce estados de euforia, mayor Estimulantes Cocaína estado de alerta e intensificación de En nuestro país, las drogas Sustancias que los sentidos. de mayor consumo son el aceleran o activan el Disminuye el sueño y aumenta el alcohol, el tabaco, organismo. Anfetaminas estado de alerta; puede inhibir el la marihuana, la cocaína y apetito. sus derivados. Altera la percepción del mundo Alucinógenas LSD provocando en la mente visiones Sustancias que irreales (alucinaciones). producen alteraciones Acelera el pulso, produce transitorias en alucinaciones, distorsiona el sentido el funcionamiento Marihuana del tiempo y altera la coordinación psíquico. motora. 34 Unidad 1
  • 36. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 35 UNIDAD 1 Trabaja con la información 1. Las siguientes tablas corresponden a algunos resultados de un estudio realizado por Conace respecto al consumo de drogas en los escolares entre octavo básico y cuarto año medio en zonas urbanas. La muestra fue de 59.881 estudiantes de ambos sexos y se realizó en el año 2005. Observa los resultados y responde en tu cuaderno las preguntas que aparecen a continuación. Tabla N° 1: Porcentaje de alumnos por curso que han consumido algún tipo de droga ilícita Sustancia 8o 1o medio 2o medio 3o medio 4o medio Total Marihuana 4,8 10,1 16,9 22,4 27,1 15,2 Cocaína 1,7 2,7 3,3 3,2 3,9 2,9 Paste base 1,8 2,6 2,9 2,6 3,2 2,6 Fuente: Sexto estudio nacional de drogas en la población escolar de Chile, Conace, 2005. a. ¿Qué ocurre con el consumo de drogas en los escolares en nuestro país? b. ¿Por qué crees que las personas de tu edad o un poco mayores comienzan a probar las drogas?, ¿cuál es el riesgo de esto? c. ¿Cuál es la droga más consumida por los escolares?, ¿qué daños produce esta droga? d. ¿Qué relación existe entre el consumo de drogas y la edad? e. ¿Qué medidas propondrías para prevenir el consumo de drogas en los escolares? 2. Lee la siguiente información, luego responde en tu cuaderno las preguntas y comenta con tus compañeros. “Cuando se les pregunta a las personas por qué consumen drogas, dan siempre varias razones, como, por ejemplo, liberar tensiones y angustias, olvidarse de problemas, adquirir mayor seguridad personal, buscar nuevas sensaciones. Todas estas son motivaciones propias de la condición humana, pero que deberían resolverse por otros caminos”. a. ¿Crees que las personas logran satisfacer sus carencias afectivas consumiendo drogas?, ¿por qué? b. ¿Qué alternativa propondrías a una persona para que deje el consumo de drogas? Viviendo la adolescencia 35
  • 37. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 36 Factores que promueven el consumo de drogas Existen factores que favorecen la decisión de una persona para consumir drogas, estos pueden ser individuales, sociales o incluso macrosociales. Factores de riesgo Factores de riesgo familiar, Factores de riesgo individual social y comunitario macrosocial • Problemas de personalidad. • Desintegración familiar. • Publicidad respecto a • Dificultad para resistir • Padres muy permisivos o algunas drogas (alcohol y presiones del grupo. muy autoritarios. tabaco). • Creencias y actitudes que • Influencia de pares. • Disponibilidad económica favorecen el consumo. • Disponibilidad y consumo de drogas (precios bajos). • Experiencias de vida (duelo, de drogas en el barrio o • Escasa aplicación de leyes separación, crisis). comunidad. que regulan el expendio. Las drogas más comunes son el tabaco (estimulante) y el alcohol (depresor), ya que se consideran drogas legales, aceptadas socialmente. Las sustancias dañinas que contienen se incorporan rápidamente a la sangre, disminuyendo la coordinación motriz y promoviendo los impulsos agresivos. Conozcamos un poco más de estas drogas: • El tabaquismo es una enfermedad crónica. Provoca desde una tos constante hasta cáncer pulmonar. El cigarrillo contiene nicotina y alquitrán; al quemarse se produce monóxido de carbono. La nicotina produce adicción, aumenta la presión arterial y los latidos del corazón. Al fumar en la mañana se estimula el intestino grueso, disminuyendo el apetito y reduciendo la circulación de la sangre. El alquitrán es un residuo de la combustión, impide a la sangre captar el oxígeno necesario, es cancerígeno. El monóxido de carbono es un gas altamente tóxico que se encuentra en el humo del cigarrillo. También en el humo del cigarrillo hay más de 6.000 sustancias, como ácidos, alcoholes y cianuro. • El alcoholismo es una enfermedad crónica, donde existe adicción física y psicológica. Deja secuelas importantes, ya que al beber alcohol en exceso, aunque se deje y se rehabilite, el organismo habrá sufrido las consecuencias con el tiempo. Afecta al sistema nervioso central, produciendo la pérdida de la memoria, provoca irritación gastrointestinal y erosión del revestimiento del esófago y el estómago, causando náuseas y vómitos. El consumo prolongado puede provocar deficiencias nutricionales, al no permitir la absorción de vitaminas. En exceso desencadena la hepatitis alcohólica, que puede derivar en cirrosis e incluso aumentar el riesgo de contraer cáncer. 36 Unidad 1
  • 38. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 37 UNIDAD 1 Evaluando lo aprendido 1. De las siguientes sustancias, indica cuáles corresponden a drogas y clasifica estas últimas en drogas legales e ilegales. aspirina opio pisco té café tabaco pasta base cocaína neoprén sedantes bebidas cola anfetaminas 2. Escribe y completa en tu cuaderno las siguientes frases. a. Son drogas legales …, …, y … . b. Un ejemplo de droga estimulante es … . c. Entre los factores que promueven el consumo de drogas se encuentran …, …, y … . d. Algunos componentes del cigarrillo son: … . e. El … es una enfermedad que afecta principalmente al sistema nervioso. 3. Lee cada afirmación y responde en tu cuaderno con una V si es verdadera o F si es falsa. Justifica tus respuestas falsas. a. ____ Las drogas son dañinas para la salud. b. ____ El tabaquismo no es perjudicial como otras adicciones. c. ____ Los medicamentos no son drogas. d. ____ La desintegración familiar constituye un factor de riesgo frente al consumo de drogas. e. ____ Consumir drogas de vez en cuando no es perjudicial. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta a las preguntas de las actividades 1, 2 y 3. Si identificaste correctamente las drogas en la actividad 1, ¡felicitaciones! Si fallaste en alguna, repasa la página 34. Si completaste correctamente las oraciones de la actividad 2, ¡excelente! Si tuviste errores, revisa las páginas 34 y 36. Si identificaste correctamente las oraciones verdaderas y falsas, ¡felicitaciones! De lo contrario, vuelve a reforzar el contenido de las páginas 34 y 36. Viviendo la adolescencia 37
  • 39. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 38 Taller Científico PROCESOS CIENTÍFICOS ¿CUÁNTO CRECEMOS? Hipótesis y diseño de investigación Observación La hipótesis es una posible respuesta a Haciendo el análisis de una investigación, un grupo de alumnos observaron que los problemas había diferencias de crecimiento en la niñez y en la pubertad. planteados y debe ser coherente con el Problema científico tema a investigar. ¿Qué relación hay entre la longitud de la cabeza y el cuerpo, en la niñez y en la pubertad? Hipótesis 1. Aplicando lo que has aprendido en esta unidad, intenta responder el problema científico. 2. Basándote en la respuesta que diste, formula una hipótesis para este fenómeno. Diseño de investigación Formen grupos de 2 ó 3 personas y analicen la figura n° 1, con ella podrán idear un diseño de investigación. Longitud de la cabeza Longitud del cuerpo Figura n° 1 38 Unidad 1
  • 40. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 39 UNIDAD 1 Una vez analizada la figura, diseñen una investigación que les permita resolver el problema científico planteado. Identifiquen las variables dependientes e independientes. Recolección de datos Diseñen tablas o cuadros de registros para ordenar los datos que obtuvieron durante la investigación. Análisis de resultados y conclusiones Para el análisis de los resultados respondan las siguientes preguntas. 1. ¿Qué porcentaje de la longitud total del cuerpo corresponde a la longitud de la cabeza en un niño y una niña de 6 años? 2. ¿Qué porcentaje de la longitud total del cuerpo corresponde a la longitud de la cabeza en un niño y una niña de 12 años? 3. ¿Qué crece más rápido en el período comprendido entre los 6 y 12 años, la cabeza o el cuerpo? 4. ¿Hay diferencias en cuanto al crecimiento de los niños y las niñas?, ¿cuáles son? 5. ¿Qué creen que sucederá con el crecimiento total del cuerpo de los niños desde los 12 hasta los 17 años? Elaboren una hipótesis que pueda ser puesta a prueba en otra investigación. 6. ¿A qué conclusión pueden llegar para responder al problema científico planteado? ¿Cómo trabajé? Copia las siguientes preguntas en tu cuaderno y escribe Sí o No, según corresponda. 1. ¿Logré obtener la información necesaria para realizar la actividad? 2. ¿Registré todos los datos? 3. ¿Fui capaz de hacer los cálculos necesarios para la actividad? 4. ¿Cumplí con las tareas que me correspondían en el grupo? 5. ¿Colaboré con el resto de mis compañeros? 6. ¿Llegué a conclusiones concretas? Revisa las preguntas en que respondiste No y plantea un plan de trabajo para superarlo. Viviendo la adolescencia 39
  • 41. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 40 Noticia Científica ALERTA: ¡CIGARRILLOS Y EMBARAZO! Embarazadas que fuman reducen fertilidad del bebé varón, al afectar gen clave El material genético del Un grupo de investiga- bebé varón en formación dores de la Universidad de posee un gen, llamado gen Aberdeen (Escocia) halló DHH, el cual juega un rol en los hijos de madres fundamental en el desarro- fumadoras reducciones en llo de los testículos, ya que los niveles de la molécula libera una molécula del DHH que controla el cre- mismo nombre que con- cimiento normal de los trola el crecimiento de testículos, teniendo esto estos órganos. consecuencias para la fer- tilidad de los futuros Las mujeres embarazadas hombres. que fuman durante el pe- ríodo de gestación redu- Los científicos señalan que cen la fertilidad de su el estudio es aún prelimi- bebé, si este es varón, ya nar y es necesario realizar que con este hábito están muchos más trabajos. afectando al gen DHH. Pese a que hay constancia Fuente: Fowler, Paul A. y col, La fertilidad corresponde de que fumar tiene efec- “Maternal Smoking during a la capacidad, de cual- tos negativos sobre la Pregnancy Specifically Reduces Human Fetal Desert Hedgehog quier ser vivo, de producir futura fertilidad de los Gene Expression during células sexuales viables hijos, los investigadores Testis Development”, para la reproducción. desconocían aún cuál era J Clin Endocrinol Metab, Febrero 2008, 93(2):619–626 el motivo. Responde en tu cuaderno 1. ¿Cuál es la importancia de mantener una vida saludable durante el embarazo? 2. ¿Cómo podrían afectar los malos hábitos de una mujer embarazada en el desarrollo del feto? 3. ¿Crees que el cigarrillo es perjudicial?, ¿por qué? 4. ¿Qué cuidados debiera tener la mujer embarazada para proteger a su hijo o hija en desarrollo? 40 Unidad 1
  • 42. U1 CNAT7 SER HUMANO 6/7/10 16:42 Manifiesta su sexualidad a través de En el transcurso de la En su desarrollo está expuesto a diferentes dimensiones y de nuestra vida se experimentan amenazas y enfermedades. vida, incluyendo la manera de cambios en las distintas Página 41 comportarnos, de sentir, y de hacer. etapas de desarrollo También se relaciona con nuestra humano: desarrollo capacidad reproductiva. embrionario, niñez, pubertad y Las drogas son Las enfermedades adolescencia, adultez sustancias naturales de transmisión y vejez. o sintéticas que al sexual (ETS) son Algunos de los aspectos a través de introducirlas al enfermedades los que se expresa la sexualidad son: organismo pueden infecciosas cuya alterar el fun- principal vía de cionamiento físico y contagio son las psicológico de quien relaciones sexuales. las consume. Psicológico: Involucra el pensamiento, las ideas, el intelecto y la Sistema reproductor femenino. personalidad. Formado por la vulva, la vagina, el útero, los oviductos y los Ovocito Un ejemplo de ovarios, estos últimos son los La unión entre ETS es el SIDA, órganos donde se forman los ambos gametos una enfermedad gametos femeninos. se denomina infecciosa causada Resumiendo Biológico: fecundación, por el virus VIH Relacionado con la originando una (virus de la maduración de los órganos nueva célula, inmunodeficiencia implicados en la reproducción. llamada cigoto, humana). Sistema reproductor masculino. que se divide y Formado por el pene, la uretra, desarrolla un la próstata, los conductos nuevo ser. Espermatozoide deferentes, las vesículas Social: seminales, el epidídimo y los Tiene que ver con la forma testículos, estos últimos son las en que mantenemos estructuras donde se forman relaciones con las personas y los gametos masculinos.Viviendo la adolescencia UNIDAD los grupos que nos rodean.41 1
  • 43. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 42 Responde nuevamente la actividad Demuestro lo que sé... de la página 9, para que evalúes lo que has avanzado. 1. Observa las siguientes fotografías y responde en tu cuaderno. a. ¿En qué etapa de la vida están las personas de las fotografías? b. ¿Existen diferencias entre las personas? Nombra algunas. c. ¿En que se parecen? 2. Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas. a. ¿En qué etapa de la vida te encuentras? b. ¿Qué está ocurriendo con tu cuerpo? c. ¿En qué se diferencian los hombres y mujeres de tu edad? Compara tus respuestas con las iniciales, ¿han cambiado o se han mantenido igual? Indica cuáles cambiaron y cuáles no. Ahora profundiza tus respuestas 3. Copia en tu cuaderno el siguiente cuadro comparativo y completa, señalando las diferencias en el aspecto biológico de la sexualidad en hombres y mujeres. Características Hombres Mujeres Nombre de las gónadas. o ern Nombre del gameto. ad cu Etapa del desarrollo en que tu comienza la producción de gametos. en a pi Co Hormona(s) que producen las características sexuales secundarias. 42 Unidad 1
  • 44. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 43 UNIDAD 1 Mapa conceptual Con los siguientes conceptos, elabora un mapa conceptual. Puedes agregar otros términos, si lo requieres. Sexualidad Vejez LH Espermatozoides humana Etapas de la vida Pubertad Ovarios Testosterona Desarrollo Características Testículos Fecundación embrionario sexuales primarias Niñez Sistema reproductor Ovulación femenino Pubertad y Sistema reproductor Ovocito Adultez adolescencia masculino FSH Ciclo menstrual ¿Qué haces tú? Según estudios realizados por el Conace, en Chile la principal droga ilícita consumida por personas entre 12 y 64 años de edad es la marihuana, seguida por la cocaína y la pasta base de cocaína. Según estos datos, se estima que 1 de cada 4 consumidores de marihuana ha desarrollado adicción a esta droga. Asimismo, 1 de cada 3 consumidores de cocaína y la mitad de los consumidores de pasta base sufren de adicción, respectivamente. Evalúa tus actitudes Copia las siguientes preguntas en tu cuaderno y responde Sí o No a cada una. 1. ¿Te parece que la droga es una opción de vida? 2. ¿Todas las drogas pueden alterar tu estado de salud? 3. ¿Consumirías drogas para probar nuevas experiencias? 4. ¿Formarías parte de un grupo de jóvenes que consumiera drogas? 5. ¿Si estuvieras triste o con problemas, recurrirías al consumo de drogas? 6. ¿Conversas con tus padres sobre el tema de las drogas? Comenta tus respuestas con tus compañeros y compañeras y luego planea una forma de trabajo para informarte más sobre los riesgos del consumo de drogas. Viviendo la adolescencia 43
  • 45. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 44 ¿Qué aprendiste? I. Lee detenidamente cada afirmación y responde en tu cuaderno cual es la alternativa correcta. 1. La etapa del desarrollo humano que estás 6. ¿Cuál de las siguientes asociaciones viviendo es: ETS-origen está incorrecta? A. niñez. A. Sífilis-hongo. B. pubertad y adolescencia. B. Gonorrea-bacteria. C. adultez. C. Sida-virus. D. vejez. D. Herpes genital-virus. 2. Los espermatozoides son: 7. ¿Cuál de las siguientes es una A. estructuras del sistema reproductor característica del síndrome de masculino. inmunodeficiencia adquirida: B. gónadas femeninas. A. se propaga por vía digestiva. C. gametos masculinos. B. es causado por una bacteria. D. hormonas masculinas. C. afecta el sistema circulatorio. D. se transmite por vía sanguínea. 3. Las hormonas producidas en el ovario tienen la función de: 8. Son drogas legales todas, excepto: A. producir espermatozoides. A. nicotina. B. provocar la expulsión de los B. cocaína. espermatozoides. C. alcohol etílico. C. preparar el útero ante un posible D. barbitúricos. embarazo. D. producir la fecundación. 9. Un ejemplo de droga estimulante es: A. marihuana. 4. ¿Cuál es la función de las hormonas B. cocaína. sexuales masculinas? C. inhalantes, como el neoprén. A. Producir testosterona. D. LSD. B. Producir la hormona LH. C. Permitir la expresión de las 10. ¿Qué conducta(s) protege(n) a los características sexuales secundarias. individuos de la drogadicción? D. Activar la adenohipófisis, para que A. Practicar deportes. produzca FSH. B. Pertenecer y valorar la familia. C. Tener buenos amigos. 5. Ser padres implica: D. Todas las anteriores. A. proporcionar afecto a los hijos. B. cuidar la salud de los hijos. C. facilitarles educación a los hijos. D. todas las anteriores. 44 Unidad 1
  • 46. U1 CNAT7 6/7/10 16:42 Página 45 UNIDAD 1 II. Copia en tu cuaderno las siguientes frases y complétalas con las palabras que faltan. 1. En la etapa … del ciclo menstrual comienza la producción de estrógenos, lo cual provoca un aumento en el grosor del … . 2. El proceso de liberación de un ovocito se llama …, proceso que ocurre en los … y es desencadenado por la acción de la hormona … . 3. En la etapa … el cuerpo lúteo comienza a secretar … . 4. El ovocito, una vez expulsado, avanza por los … . Si no es fecundado, se producirá la … . Si el ovocito es fecundado por un … forma una célula llamada … . III. Responde: 1. ¿Qué es un método anticonceptivo? 2. Describe la eficacia, ventajas e inconvenientes de los siguientes métodos anticonceptivos: a. Píldora anticonceptiva. b. Preservativo. c. Método de Billings. IV. Las siguientes estructuras corresponden al aparato reproductor humano femenino y masculino. Cópialos en tu cuaderno y realiza las siguientes actividades: 1. Rotula todas las estructuras de los sistemas. 2. ¿Qué diferencias encuentras entre ambos sistemas reproductores? 3. Describe el recorrido de un espermatozoide desde que se forma hasta que fecunda un ovocito. V. Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. 1. Realiza un cuadro comparativo que resuma los cambios que ocurren en el feto durante el período de embarazo. 2. ¿Cómo llega el alimento al feto durante la gestación? 3. ¿En qué anexo embrionario se realiza el intercambio de sustancias entre la madre y el feto? Viviendo la adolescencia 45
  • 47. U2 6/7/10 16:44 Página 46 U NIDAD 2 CICLOS EN LA NATURALEZA Navegaremos por... • Materia, energía y vida • Los ciclos en la naturaleza Ciclo del carbono y oxígeno Ciclo del agua Ciclo del nitrógeno • Alteraciones en los ciclos naturales Fotobanco C ONVERSEMOS Algunas actividades humanas pueden afectar a los elementos que forman el medioambiente y deteriorar las condiciones de vida en nuestro planeta. Muchos efectos del desarrollo industrial han favorecido la pérdida de la biodiversidad y algunas consecuencias son irreversibles. ¿Qué importancia tiene el cuidado de la naturaleza?, ¿cómo puedes ayudar a evitar la destrucción del planeta? 46 Unidad 2
  • 48. U2 6/7/10 16:44 Página 47 En esta unidad aprenderás a… Comprender que la materia circula por los ecosistemas, a través de los ciclos biogeoquímicos. Describir los procesos básicos de los ciclos del agua, del carbono y del nitrógeno. Conocer la importancia de los organismos productores y descomponedores, dentro de los diferentes ciclos biogeoquímicos. Comprender los principales efectos de la intervención humana en el ambiente y la modificación de los ciclos biogeoquímicos. Demuestro lo que sé… 1. Observa las siguientes fotografías y luego responde. A B a. Nombra los componentes del ecosistema que observas en las fotografías. b. ¿Interactúan entre sí los componentes de cada ecosistema?, ¿cómo lo hacen? c. ¿Qué se necesita para mantener la vida en ambos ecosistemas? 2. Completa en tu cuaderno las siguientes oraciones. a. La energía que necesitan los seres vivos proviene del … . Esta, es utilizada por las … para fabricar sus … . b. La energía … de un ser vivo a otro a través de las … que están constituidas por organismos …, … y … . c. Algunas sustancias vitales para la vida en la Tierra son el …, … y el …, los cuales se reciclan a través de los … . Ciclos en la naturaleza 47
  • 49. U2 6/7/10 16:44 Página 48 Red de conceptos En esta unidad relacionaremos varios conceptos que nos permitirán comprender cómo fluye la materia en el ecosistema. EN LA NATURALEZA existen La intervención Ciclos de la materia humana como puede provocar un Ciclo del agua Impacto global sobre el medioambiente Ciclo del carbono Ciclo del nitrógeno ¿Qué piensas tú? En diversas actividades, el ser humano utiliza la energía que proviene de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural). El consumo de combustibles fósiles en industrias, centrales térmicas, calefacción y automóviles, ejerce un efecto nocivo sobre el medio. La emisiones procedentes de estas actividades pueden causar graves daños a la atmósfera, como la lluvia ácida, la destrucción de la capa de ozono y el efecto invernadero. Comenta con tu curso: ¿Cuáles son los efectos nocivos del uso de la energía procedente de fuentes tradicionales como el carbón, el petróleo y el gas natural? ¿Conoces fuentes alternativas de donde obtener energía?, ¿cuáles? ¿Qué ventajas traería utilizar esas fuentes alternativas? 48 Unidad 2
  • 50. U2 6/7/10 16:44 Página 49 UNIDAD 2 DESAFÍO inicial ¿Cómo aumenta la temperatura del planeta? Muchas veces habrás oído hablar sobre el calentamiento global que está experimentando nuestro planeta, seguramente has notado que es un tema que preocupa a las autoridades de muchos países. ¿Conoces en qué consiste el calentamiento de la Tierra?, ¿podrías explicarlo? Junto con 2 ó 3 compañeros o compañeras consigan los siguientes materiales: 2 tazas de tierra, 2 termómetros (de 100 ºC), 2 frascos de vidrio, 1 trozo de plumavit para construir las tapas de los frascos. Rotulen los frascos con las letras A y B. Pongan la tierra en ambos frascos y entierren los termómetros en la tierra. Con el trozo de plumavit, construyan dos tapas para ambos frascos. Cubran el frasco A con la tapa de plumavit, de manera que quede totalmente aislado y antes de colocar la tapa al frasco B, perfórenlo, generando agujeros que permitan la circulación de aire al interior de este. Frasco A Frasco B Pongan los frascos al sol y después de 20 minutos registren las temperaturas que marcan los termómetros y respondan en sus cuadernos: 1. ¿Qué ocurrió con la temperatura de ambos frascos? 2. ¿Por qué creen que la temperatura es diferente? 3. ¿Cuál es el origen del calor dentro del frasco A? 4. ¿Cómo es posible que el calor entre al frasco, pero no salga? 5. ¿Qué efecto se representó con el modelo que fabricaron? Explíquenlo. Ciclos en la naturaleza 49
  • 51. U2 6/7/10 16:44 Página 50 1. MATERIA, ENERGÍA Y VIDA Atmósfera Nuestro planeta reúne una serie de características que hacen posible la vida: una fuente de energía externa, el sol; una atmósfera y la existencia de agua. Seres vivos Los componentes de la Tierra son de gran importancia para la existencia de los seres vivos. En la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera se encuentran los mismos elementos químicos que están presentes en los seres vivos; sin embargo la abundancia de cada componente varía en los distintos ambientes. Corteza terrestre Hidrosfera En la atmósfera el gas más abundante es el nitrógeno (78,1%). En la corteza terrestre abunda el oxígeno y diversos minerales. La hidrosfera está formada por agua y sustancias disueltas en ella. En los seres vivos el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno representan más del 95 % de su peso. Los elementos y compuestos químicos que forman parte del mundo natural son importantes para la existencia y el desarrollo de la vida. El agua, el carbono, el oxígeno y el nitrógeno circulan constantemente entre los seres vivos y el ambiente, estableciendo los ciclos biogeoquímicos. Conociendo más La biosfera es la parte de la Tierra donde se encuentran los seres vivos. Es el espacio de vida en nuestro planeta. Podemos encontrar seres vivos en la hidrosfera, la litosfera y la atmósfera. La biosfera presenta una gran diversidad. Según cómo sean las condiciones del medio, el suelo, la temperatura y las precipitaciones en cada lugar, existen unos u otros seres vivos. 50 Unidad 2
  • 52. U2 6/7/10 16:44 Página 51 UNIDAD 2 ¿Cómo fluye la materia y la energía? GLOSARIO Los seres vivos toman la materia y energía disponible en su medioambiente con el Ecosistema: conjunto fin de utilizarlos para realizar procesos vitales. Esta materia y energía, luego son formado por una transferidas a los seres vivos y al ambiente. comunidad biológica, Energía solar las condiciones del (útil) lugar donde se ubica Productores y las relaciones que puedan establecerse COMUNIDAD BIOLÓGICA COMUNIDAD BIOLÓGICA MEDIO FÍSICO Materia entre los seres vivos. Descomponedores Energía no utilizada La energía fluye en una sola dirección entre los seres vivos de un ecosistema. La energía solar es aprovechada por organismos productores, como las plantas, y se transfiere a organismos consumidores, como los herbívoros, y luego a otros organismos consumidores, como los carnívoros. Todos los organismos de esta cadena constituyen la comunidad biológica. En cada traspaso de energía, entre los diferentes tipos de organismos hay una liberación de energía al medio, en forma de calor. Por el contrario, la materia fluye cíclicamente, los elementos químicos son transferidos entre los seres vivos y en el propio medio físico de cada ecosistema. Agua CO2 Alimentos y agua (materia + energía) Calor (energía) Luz (energía) Calor (energía) Materia Excrementos y En los organismos, la materia y la secreciones energía fluyen por circuitos (materia + energía) Luz reflejada abiertos, mientras que en los ecosistemas, la materia se recicla. (energía) Ciclos en la naturaleza 51
  • 53. U2 6/7/10 16:44 Página 52 Analiza 1. Analiza el esquema que se muestra a continuación y luego responde las preguntas en tu cuaderno. ECOSISTEMA Atmósfera Hidrosfera Medio físico Comunidad biológica Productores formada por los Litosfera Seres vivos Consumidores Descomponedores Interactúan a. ¿Qué es un ecosistema? b. ¿Cuáles son los componentes físicos de un ecosistema? c. ¿Cuáles son los componentes biológicos de un ecosistema? d. Indica tres funciones de los componentes abióticos. e. ¿Qué crees que sucedería si la comunidad biológica no interactuara con el medio físico? f. ¿Por qué decimos que la comunidad biológica está en continua interrelación con otros componentes inorgánicos del ecosistema? 2. Indica a partir de la imagen. a. ¿De qué forma está representada la comunidad biológica en la imagen? b. ¿De qué manera está representado el medio físico en la imagen? 52 Unidad 2
  • 54. U2 6/7/10 16:44 Página 53 UNIDAD 2 Los seres vivos interactúan con su entorno Como hemos visto, la materia se recicla una y otra vez en la naturaleza, gracias a la acción de los organismos que interactúan entre sí. Estos organismos efectúan diversos procesos que permiten, por un lado, incorporar materia y energía. Como también, aprovechar la materia desechada por los seres vivos (cadáveres, excrementos, entre otros). Los organismos que permiten la circulación de materia y energía se pueden agrupar de la siguiente forma: Productores Son organismos autótrofos: que utilizan la energía del sol, el agua y el dióxido de carbono para producir sus propios nutrientes, en el proceso de fotosíntesis. A través de la fotosíntesis se incorporan energía y materia desde el medio físico hacia los seres vivos de un ecositema. Plantas. Consumidores Son los organismos heterótrofos, es decir, que no pueden producir sus propios nutrientes y los obtienen de otros seres vivos, o de partes de ellos. Dentro de este grupo encontramos a los consumidores primarios (principalmente herbívoros), a los consumidores secundarios y terciarios (carnívoros). Vaca, consumidor primario. Descomponedores Organismos que desintegran los restos de otros seres vivos. Muchos descomponedores son bacterias y hongos. Como resultado de la actividad metabólica de los descomponedores, los compuestos orgánicos se degradan, liberándose sustancias inorgánicas al suelo o al agua. Desde ahí se vuelven a incorporar algunas sustancias a los productores, reiniciando el ciclo. Bacterias. Ciclos en la naturaleza 53
  • 55. U2 6/7/10 16:44 Página 54 Interacciones en los ecosistemas En los ecosistemas, los seres vivos interactúan entre ellos, esto se da porque comparten el mismo ambiente. Estas interacciones pueden ser para algunos organismos beneficiosas y perjudiciales para otros. Por ejemplo, si un águila se alimenta de un ratón, esta relación será favorable para el águila porque obtendrá alimento pero dañina para el ratón porque muere. Pero no todas las relaciones entre los seres vivos son de esta manera. Hay casos en que ambos organismos son beneficiados y otras en que son perjudicados; también es posible que uno sea beneficiado y el otro ni beneficiado ni perjudicado. Revisemos relaciones entre diferentes especies que comparten el ecosistema. Mutualismo y protocooperación. Son dos tipos de interacciones que se caracterizan porque los dos organismos son beneficiados, la diferencia entre ellas es que la primera es obligatoria para ambos organismos, en cambio la segunda no lo es. Un ejemplo de mutualismo son las micorrizas, que es una asociación entre hongos y raíces de plantas. Un ejemplo de protocooperación es la relación entre las flores y las abejas. El liquen es un ejemplo de mutualismo, pues se establece una relación entre un alga y un hongo. Parasitismo. Es una interacción entre dos organismos, en la que uno de ellos se beneficia y otro es perjudicado. Al individuo beneficiado se le llama parásito y al perjudicado, huésped. A diferencia de la depredación, en el parasitismo el organismo perjudicado no necesariamente muere. Un ejemplo es la relación entre piojo y ser humano. La relación entre garrapata y perro es un ejemplo de parasitismo (esta imagen está ampliada). 54 Unidad 2
  • 56. U2 6/7/10 16:44 Página 55 UNIDAD 2 Competencia. Se caracteriza porque dos organismos (que pueden ser de la misma o de distinta especie) se perjudican mutuamente al competir por el mismo recurso que es Los árboles compiten por escaso en el ambiente. Un ejemplo es la la obtención de la luz solar. lucha entre leones y chitas por el alimento. Depredación. En esta interacción hay un organismo que se beneficia, llamado depredador, y otro perjudicado, que es la presa. Por ejemplo, el zorro que come roedores. La interacción entre los leones y su presa es un ejemplo de depredación. Comensalismo. En esta interacción, un organismo se beneficia y el otro no, Las enredaderas son plantas que usan los pero tampoco es perjudicado. Por árboles como soporte para ejemplo, hay una especie de garza tener más disponibilidad (ave) que se alimenta de los insectos de luz y no dañan al árbol. que espanta el ganado al caminar por el pasto. El ave se beneficia porque come, pero el ganado no se beneficia ni se perjudica. Aplica 1. Escribe las siguientes situaciones en tu cuaderno e indica a qué tipo de relación entre especies se refieren. a. Hay especies de langostinos que limpian los parásitos de los peces, de esta manera evitan que estos se enfermen y, a su vez, ellos se alimentan. b. Las rémoras son peces que utilizan a los tiburones como transporte para obtener alimento en un área mayor. c. Las gallinas comen lombrices de tierra. d. Las lombrices solitarias pueden vivir en el intestino de los seres humanos, lo que provoca problemas de salud. Ciclos en la naturaleza 55
  • 57. U2 6/7/10 16:44 Página 56 Evaluando lo aprendido 1. Completa en tu cuaderno el siguiente cuadro. Componente de la Tierra Elemento o compuesto abundante Importancia Atmósfera rno Hidrosfera de ua tuc Litosfera en pia Biosfera Co 2. Utilizando flechas, indica en tu cuaderno cómo fluye la energía y la materia en un ecosistema y en un ser vivo. 3. Completa en tu cuaderno el esquema, utilizando los siguientes conceptos: consumidores terciarios, descomponedores, consumidores primarios, productores y consumidores secundarios. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Si completaste correctamente el cuadro de la actividad 1, ¡muy bien! De lo contrario, revisa el contenido de la página 50. Si estableciste correctamente el flujo de materia y energía, ¡felicidades! Si fallaste, vuelve a la página 51 y revisa la información. Si lograste completar el esquema de la actividad 3, ¡excelente! Revisa el contenido de la página 53, si fallaste. 56 Unidad 2
  • 58. U2 6/7/10 16:44 Página 57 UNIDAD 2 2. LOS CICLOS EN LA NATURALEZA Muchas de las sustancias necesarias para los seres vivos, como el agua, el oxígeno, el carbono, el nitrógeno, el fósforo y el azufre, entre otras, se encuentran en cantidades fijas en el planeta y han estado en la Tierra desde sus inicios. ¿Por qué crees que estas sustancias no se agotan? Los elementos y compuestos inorgánicos que forman parte de la materia viva fluyen en el ecosistema a través de los ciclos biogeoquímicos. Estos ciclos incluyen componentes geológicos (atmósfera, litosfera e hidrosfera) y también componentes biológicos (productores, consumidores y descomponedores). Carbono y oxígeno: elementos fundamentales para la vida El carbono (C) y el oxígeno (O) son elementos fundamentales para los seres vivos, ya que forman parte de importantes moléculas orgánicas, como las proteínas, lípidos y carbohidratos, entre otras moléculas que son esenciales para la vida. En la naturaleza, el O2 y el CO2 se mantienen en proporciones más o menos constantes, debido a que están renovándose permanentemente a través de ciclos. En estos ciclos, los gases mencionados son incorporados desde el ambiente por seres vivos, y son transformados a través de sus procesos vitales. Luego vuelven al ambiente, pudiendo ser reincorporados por los organismos. El intercambio de carbono y oxígeno entre el medioambiente y los seres vivos se realiza mediante los procesos de fotosíntesis y respiración; ambos constituyen la base de estos ciclos. Dióxido de Oxígeno carbono y agua Fotosíntesis El oxígeno (O2) representa el 21% de los Respiración gases atmosféricos y el dióxido de carbono (CO2), Glucosa y el 0,03%. oxígeno La cantidad de oxígeno que las plantas liberan en la fotosíntesis es Dióxido de mucho mayor que el consumido carbono y agua durante la respiración. Ciclos en la naturaleza 57
  • 59. U2 6/7/10 16:44 Página 58 INTERPRETANDO un experimento Factores ambientales y abundancia de insectos Observación Un grupo de investigadores observó que la abundancia relativa de tres especies de insectos varió significativamente en tres ambientes distintos. Problema científico Las elevadas concentraciones de CO2 atmosférico ¿pueden influir en la abundancia de insectos de una población? Hipótesis La abundancia de insectos de una población aumenta cuando las concentraciones de CO2 atmosférico se elevan. Método experimental a. Se crearon 16 parcelas experimentales de 1 m2 cada una. En ellas se introdujeron poblaciones de una misma especie de insecto. Las 16 parcelas se mantuvieron en las mismas condiciones de luminosidad y humedad. En ocho parcelas, los niveles de CO2 variaron naturalmente. En las restantes se mantuvo un nivel elevado de CO2 del aire. b. Se mantuvieron las poblaciones por 9 generaciones, durante 9 meses (se reproducen una vez por mes), y se registró la abundancia de los insectos en las 16 parcelas, una vez al mes, al igual que la abundancia de los hongos que proliferaron naturalmente, en las parcelas. Vida, La ciencia de la Biología; Ed. Médica Panamericana; 6aed.; Madrid; 2005. Resultados Fuente: Purves, Sadava, Orlans, Heller; Análisis experimental 1. ¿Cuál fue la causa de la variación en la cantidad de insectos de las parcelas con altos niveles de CO2 ambiental? 2. ¿Qué pasó en las poblaciones de las parcelas con niveles normales de CO2? 3. ¿Qué crees que ocurriría con las poblaciones si el experimento se extendiera en el tiempo por 10 generaciones más? Explica. 4. Los elevados niveles de CO2 ¿inciden en el medioambiente?, ¿por qué? 58 Unidad 2
  • 60. U2 6/7/10 16:44 Página 59 UNIDAD 2 ¿Cómo circulan el carbono Para realizar el proceso de fotosíntesis, los y el oxígeno en la naturaleza? organismos productores utilizan el carbono, que se encuentra en el ambiente en estado gaseoso, en forma Los consumidores de dióxido de carbono (CO2), para poder construir incorporan el O2 de la moléculas orgánicas como la glucosa. Como producto, atmósfera y obtienen el se libera O2 a la atmósfera. carbono a partir del Respiración Los productores, al igual que los consumidores, consumo de moléculas utilizan oxígeno del aire en la respiración celular, orgánicas, como la glucosa, liberando también dióxido de carbono. que forma parte de otros seres vivos, para obtener energía mediante el Combustión proceso de respiración celular. Producto de estas reacciones se libera CO2 que es captado por organismos fotosintéticos. Fotosíntesis Descomposición Depósitos de combustibles fósiles Plantas y animales muertos, restos de hojas, excrementos y otros desechos orgánicos son consumidos por Bajo la superficie de la tierra se organismos descomponedores. encuentran yacimientos de Durante las reacciones de carbón y petróleo. Estos son descomposición, parte del utilizados por los humanos en la carbono se incorpora al suelo combustión, liberando CO2 y otra parte es liberada a la a la atmósfera. atmósfera en forma de CO2. Ciclos en la naturaleza 59
  • 61. U2 6/7/10 16:44 Página 60 El agua: sustancia vital El agua es uno de los compuestos más importantes y abundantes en los seres vivos, por lo que su disponibilidad en el ecosistema incide significativamente en sus componentes, tanto abióticos (por ejemplo, variables atmosféricas) como bióticos (organismos de todos los grupos). La mayor parte del agua (97%) está contenida en los océanos y mares. El resto corresponde a agua dulce, que se encuentra en los lagos, ríos y acuíferos subterráneos (1%) y a la gran reserva de agua dulce, en forma de hielo, que contienen los casquetes polares y los glaciares (2%). El agua circula continuamente de los océanos a la atmósfera, luego a la tierra y regresa a los océanos, proporcionando un suministro renovable. Este ciclo, a través del cual se mantiene un equilibrio del agua, se llama ciclo del agua o ciclo hidrológico. Conversemos El ciclo del agua en el ambiente es dinámico y se produce gracias a la energía solar. El calor del sol hace que el agua se evapore desde las masas de agua, tierras húmedas y también desde el cuerpo de los organismos. El sol es el origen de toda la energía, la cual llega a la Tierra en forma de luz y calor. ¿Cuál crees tú que es la importancia del sol para los seres vivos del planeta? 60 Unidad 2
  • 62. U2 6/7/10 16:44 Página 61 UNIDAD 2 Ciclo del agua Cuando desciende la temperatura, asociada a otros factores atmosféricos, el vapor de agua se condensa y se forman las nubes. Los seres vivos, principalmente las plantas, aportan una cantidad considerable de vapor de agua a la atmósfera, mediante la transpiración. Desde las nubes el agua precipita en forma de granizo, nieve o lluvia, reincorporándose a ríos, mares y lagos. En la atmósfera, el agua se encuentra como vapor de agua procedente de la El agua que precipita evaporación de aguas puede infiltrarse en el superficiales, océanos, lagos suelo formando acuíferos y ríos, principalmente. subterráneos (aguas subterráneas), o bien fluye formando ríos o arroyos que llegan al mar. Ciclos en la naturaleza 61
  • 63. U2 6/7/10 16:44 Página 62 HACIENDO ciencia ¿Cómo circula el agua por el planeta? PROCESOS CIENTÍFICOS Observación Observación El ciclo del agua es el ciclo más activo de la superficie del planeta: mueve Planteamiento del gran cantidad de materia. problema Formulación de hipótesis Problema científico Experimentación y ¿Qué efectos tiene la temperatura sobre el agua? control de variables Recolección de datos Formulación de hipótesis Análisis de resultados y conclusiones La temperatura influye en cambios de estado del agua, los cuales son parte del ciclo hidrológico. Experimentación y control de variables a. Junto a 2 ó 3 compañeros o compañeras, consigan los siguientes materiales: un termómetro, vaso de vidrio, frasco de vidrio grande con tapa y varios cubitos de hielo. b. Coloquen los cubitos de hielo en el vaso, introdúzcanlo en el frasco y tápenlo. c. Pongan el frasco en un lugar donde reciba luz solar o bajo luz artificial (pueden utilizar una lámpara con ampolleta incandescente, que genera calor, no sirven las de luz fría) y esperen 20 minutos. Observen lo que ocurre con el hielo y anótenlo en sus cuadernos. Abran el frasco y registren la temperatura, introduciendo un termómetro, durante 30 segundos. Posteriormente, tapen el frasco. d. Transcurridos otros 20 minutos al sol, coloquen el frasco en un lugar más frío y déjenlo por 20 minutos más. Midan la temperatura. Anoten sus observaciones. Recolección de datos Observaciones Registren en sus cuadernos todas Estado del agua las observaciones; pueden utilizar una tabla Temperatura del líquido en el frasco en todo el frasco como la siguiente: A los 20 minutos derno Copia en tu cua A los 40 minutos Análisis de resultados y conclusiones 1. Nombra las variables (dependiente, independiente y controlada) con las que trabajaste en el experimento. 2. ¿Qué sucedió con el hielo al estar expuesto al calor? Explica. 3. ¿Qué ocurrió con el frasco en el lugar frío? 4. ¿Qué relación existe entre los cambios de estado del agua y el ciclo hidrológico? Explica. 5. ¿A qué se debe que existan cambios de estado del agua? 6. Explica cómo ocurren en la naturaleza los cambios que observaste en la experiencia realizada. 62 Unidad 2
  • 64. U2 6/7/10 16:44 Página 63 UNIDAD 2 El nitrógeno en la naturaleza El nitrógeno es un elemento esencial para el desarrollo de la vida en la Tierra. Forma parte de los aminoácidos, que constituyen las proteínas, y de otros compuestos orgánicos. ¿De dónde obtienen el nitrógeno los seres vivos? El nitrógeno molecular (N2) es uno de los elementos más abundantes en la Tierra, constituyendo cerca del 78% de los gases que componen la atmósfera. Sin embargo, la mayoría de los organismos no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico en forma directa, sino que dependen del nitrógeno presente en el suelo, el cual debe previamente fijarse, es decir, combinarse con otros elementos. La fijación biológica del nitrógeno la realiza un grupo de bacterias que viven libres en el suelo o asociadas a las raíces de algunas plantas. Además, los relámpagos Algunas bacterias que fijan fijan también una pequeña cantidad de nitrógeno. nitrógeno al suelo viven en las raíces de las plantas leguminosas, formando los Al combinarse con otros elementos, el nitrógeno da origen a compuestos nódulos que se observan diferentes. De esta forma puede ser utilizado por otros organismos del en la fotografía. ecosistema. N2 o + NH3 NH4 Nitrógeno atmosférico Amoníaco Amonio – NO2 Nitrito – NO3 Nitrato Ciclos en la naturaleza 63
  • 65. U2 6/7/10 16:44 Página 64 Etapas del ciclo del nitrógeno Nitrógeno atmosférico (N2) Fijación biológica Desnitrificación Fijación de de nitrógeno nitrógeno por relámpagos Descomposición Nitrificación Amonificación Bacterias que fijan Bacterias Bacterias nitrógeno nitrificantes desnitrificantes Fijación La fijación del nitrógeno puede ocurrir por la acción de los relámpagos o por la actividad de ciertas bacterias, que incorporan el nitrógeno atmosférico a las plantas (fijación biológica del nitrógeno). Las bacterias convierten el nitrógeno gaseoso (N2) en amoníaco (NH3) o nitratos (NO–). 3 Amonificación Algunas bacterias utilizan el nitrógeno de los desechos animales, así como las plantas y animales en descomposición, para fabricar sus propias proteínas, liberando al suelo el nitrógeno que no utilizaron en forma de amoníaco (NH3) o amonio (NH+). 4 Nitrificación En el suelo, otro grupo de bacterias transforman el amoníaco y el amonio en nitrito (NO–), el que 2 luego es transformado en nitrato (NO–). 3 Asimilación Los vegetales absorben el nitrato del suelo y lo utilizan para fabricar proteínas, las que pasan a los animales a través de la cadena alimentaria. El ciclo se reinicia con los desechos de animales o cuando animales y vegetales mueren. Desnitrificación Parte del nitrato presente en el suelo se pierde en el proceso de desnitrificación, a través del cual algunas bacterias transforman el nitrato en nitrógeno gaseoso y lo liberan a la atmósfera. 64 Unidad 2
  • 66. U2 6/7/10 16:44 Página 65 UNIDAD 2 Evaluando lo aprendido 1. Explica la importancia de los siguientes elementos en la naturaleza. a. Carbono. b. Oxígeno. c. Nitrógeno. d. Agua. 2. Copia el siguiente esquema en tu cuaderno e identifica los procesos que están señalados con las flechas. Luego responde las preguntas planteadas. a. ¿En qué capa o capas de la Tierra se lleva a cabo el ciclo? b. Describe brevemente los procesos que ocurren en el ciclo. c. Dibuja en tu cuaderno los ciclos del carbono y del nitrógeno, y ubica el lugar en el que participan los organismos productores y descomponedores. d. ¿Qué ocurriría en los ciclos si se eliminan de la naturaleza a los organismos productores? ¿Cómo estuvo tu trabajo? Si reconociste la importancia de los elementos químicos en la actividad 1, ¡felicitaciones! De lo contrario repasa el contenido de las páginas 57, 60 y 63. Si identificaste los procesos de los ciclos de la naturaleza, ¡muy bien! Si cometiste alguna equivocación revisa el tema 2 de la unidad. Ciclos en la naturaleza 65
  • 67. U2 6/7/10 16:44 Página 66 GLOSARIO 3. ALTERACIONES EN LOS CICLOS NATURALES Efecto invernadero: En la actualidad, la mayoría de los sectores de la sociedad aceptan que estamos gases (CO2, N2O, en presencia de un calentamiento global del planeta, el que influiría directamente entre otros) en un cambio climático, también global. De acuerdo a lo que se conoce, muchos acumulados en la piensan que el calentamiento global ha sido consecuencia del enorme aumento de atmósfera que las emisiones de ciertos gases hacia la atmósfera, producto de la actividad humana, impiden la salida de a partir de la era industrial. Se cree que la concentración de dióxido de carbono parte de la radiación (CO2) y otros gases, como el óxido nitroso (N2O), ha generado un incremento proveniente del sol, del efecto invernadero natural, aumentando la temperatura del planeta, fenómeno que es reflejada por la conocido como calentamiento global. superficie terrestre. Es muy probable que el calentamiento global esté provocando, además, cambios en la dinámica de los ciclos biogeoquímicos. Si las concentraciones de carbono y nitrógeno atmosférico están aumentando, ¿qué ocurre con el ciclo natural de estos gases? Los ciclos del carbono y del nitrógeno se han modificado producto de la utilización de combustibles fósiles, la deforestación y algunos procesos agrícolas e Factores que alteran los ciclos del carbono y del industriales. Esto ha acelerado el flujo de estos gases hacia la atmósfera, nitrógeno. provocando un cambio en su composición química. Aumento del efecto invernadero Mayor temperatura en la Tierra Emanación de gases por Deforestación uso de Emanaciones de combustibles fósiles gases: CO2 y NO Pérdida de la capacidad fotosintética Cambios en la Contaminación del ecosistema biodiversidad acuático por flujo de fertilizantes Cambio en la utilización de la tierra por agotamiento o desgaste de los suelos 66 Unidad 2
  • 68. U2 6/7/10 16:44 Página 67 UNIDAD 2 Analiza 1. Observa el siguiente gráfico y responde en tu cuaderno las preguntas planteadas. Gráfico Nº 3: Actividades que producen movimiento de CO2 en la atmósfera métricas de carbono al año 8 Mil millones de toneladas 6 4 2 0 -2 -4 -6 Actividades rra no s n sa s ció n rte et o y tie éa u e ile sta sp o N as oc qu fós re an cto nt En as s efo Tr Ef e Pla tri tible D us s Ind mbu co Eliminación de CO2 de la atmósfera. Liberación de CO2 a la atmósfera. El efecto neto del aporte de CO2 equivale a la liberación de este gas menos su eliminación desde la atmósfera. a. ¿Por qué las plantas, la tierra y en los océanos tienen valores negativos de liberación de CO2? b. ¿Qué factor libera más CO2 a la atmósfera? c. ¿Qué representa el efecto neto en el gráfico? d. ¿Cuál es el valor del CO2 que es liberado a la atmósfera producto de la acción humana? ¿En qué procesos se libera? e. Calcula la diferencia entre el CO2 liberado y el CO2 captado. ¿Qué representa ese valor?, ¿qué sucede con esa cantidad de CO2 en la naturaleza? f. Elabora una conclusión con los datos del gráfico, mencionando los efectos que ocasionan en la naturaleza la liberación y utilización de CO2. g. Imagina que el suministro de combustibles fósiles se agotara en 50 años, ¿qué ocurriría con la actividad humana?, ¿cómo incidiría esto en la naturaleza? Conversemos Los contaminantes de la atmósfera son sustancias que se incorporan al aire, producto de la acción humana. Si bien el CO2 es un gas natural de la atmósfera, en los procesos de producción de energía, como la calefacción y el transporte, se libera este compuesto a la atmósfera, elevando las concentraciones normales del gas. ¿Cómo crees que se vería afectado el ciclo si las concentraciones de CO2 son muy elevadas?, ¿qué medidas propondrías para disminuir la contaminación por CO2? Ciclos en la naturaleza 67
  • 69. U2 6/7/10 16:44 Página 68 ¿Qué ocurre con el agua al elevarse la temperatura del planeta? El aumento de la temperatura del planeta ha acelerado el ciclo hidrológico, es decir, los cambios de estado del agua en la naturaleza ocurren más rápidamente. Las principales consecuencias que podrían producirse debido a la alteración del ciclo hidrológico son las siguientes: En regiones del planeta donde llueve poco, las precipitaciones disminuirían aún más y aumentarían en las zonas donde estas son más intensas. Las variaciones en las precipitaciones provocaría que los suelos retengan menos cantidad de agua, por lo que existirían períodos de sequía muy prolongados. Se produciría el deshielo de grandes glaciares, lo que provocaría un aumento del nivel del mar y una disminución de las fuentes de agua dulce disponibles para el consumo humano en algunos lugares. Conociendo más En los últimos años se ha tomado conciencia a nivel mundial sobre la protección y el cuidado de la naturaleza. Los esfuerzos para evitar la amplificación del efecto invernadero deben concentrarse necesariamente en la reducción de las emisiones de los gases que lo originan y, así también, en detener la deforestación a nivel mundial. 68 Unidad 2
  • 70. U2 6/7/10 16:44 Página 69 UNIDAD 2 Evaluando lo aprendido 1. Copia en tu cuaderno las siguientes oraciones y complétalas con los conceptos correspondientes. a. Producto de la actividad industrial, se emanan gases contaminantes como el …, y …, los que se acumulan en la … aumentando el efecto … . b. El aumento del efecto invernadero provoca a su vez un aumento de la … del planeta, lo cual puede incidir en el … de los casquetes polares, cambios en la intensidad de … y períodos prolongados de … . 2. Nombra y explica en qué consisten las siguientes actividades humanas y cómo inciden en el ecosistema. a. b. c. 3. Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. a. ¿Qué es el efecto invernadero?, ¿por qué se produce? b. ¿Qué consecuencias trae el aumento de gases como el CO2 en la atmósfera? c. ¿Qué consecuencias tiene para los seres vivos la alteración de los ciclos biogeoquímicos? ¿Cómo estuvo tu trabajo? Si respondiste correctamente las actividades, ¡muy bien! Si tuviste algún error; revisa nuevamente el contenido de las páginas 66 y 68 y vuelve a realizar las actividades. Ciclos en la naturaleza 69
  • 71. U2 6/7/10 16:44 Página 70 Taller Científico PROCESOS CIENTÍFICOS NITRÓGENO EN LA NATURALEZA Experimentación y control de variables Observación Al realizar una investigación, los La fijación industrial del nitrógeno se realiza para obtener amoníaco, que es la científicos buscan materia prima para la elaboración de fertilizantes que se usan en la agricultura. poner a prueba la hipótesis. Para ello Problema científico se deben diseñar experimentos que ¿Qué efectos provocan los compuestos nitrogenados en las plantas? consideren los factores o variables Hipótesis involucrados en la hipótesis. Formen grupos de 3 ó 4 personas y, aplicando lo que han aprendido en la unidad, respondan las siguientes preguntas en el cuaderno. a. ¿Qué compuestos nitrogenados conoces? b. ¿Cómo utilizan el nitrógeno los productores y descomponedores? c. Formulen una hipóstesis que te permita responder el problema planteado. Experimentación y control de variables Consigan los siguientes materiales: - 2 vasos plásticos transparentes. - 10 semillas de porotos. - algodón. - amonio o nitrato (se compra en una ferretería, florería o jardín de venta de plantas). 70 Unidad 2
  • 72. U2 6/7/10 16:44 Página 71 UNIDAD 2 Diseño experimental Con los materiales reunidos, elaboren un experimento que les permita descubrir qué efectos provoca el nitrógeno en las plantas. Tengan presente que deben incluir un patrón “control” que les permita comparar la variables dependiente con el tratamiento experimental. Por esta razón, se les piden dos vasos. Identifiquen y describan las variables de este experimento. Recolección de datos Observen diariamente, durante dos semanas, los cambios que experimentan las semillas de porotos y anótenlos en sus cuadernos. Una vez que aparezca el tallo comiencen a medirlo y a registrarlo. Elaboren una tabla para registrar los datos y las observaciones. Análisis de resultados y conclusiones 1. ¿Qué cambios experimentaron las semillas de porotos? 2. ¿Hubo diferencias en el crecimiento de las plantas? Explica. 3. Señala la variable dependiente y al menos dos de las variables controladas. 4. ¿De qué manera incidió el nitrógeno en el desarrollo de las plantas? Fundamenta tu respuesta, utilizando tus resultados. 5. ¿Qué ocurriría si los fertilizantes, como el amonio, se utilizaran en exceso? Propón un diseño experimental para comprobar lo que ocurriría con el uso abusivo de fertilizantes. ¿Cómo trabajé? Copia las siguientes preguntas en tu cuaderno y responde Sí o No, según corresponda. 1. ¿Logré establecer una hipótesis de trabajo acorde con el problema planteado? 2. ¿Diseñé un experimento que me ayudó a resolver el problema inicial? 3. En el laboratorio, ¿trabajé de manera ordenada y limpia? 4. ¿Escuché y respeté las opiniones de mis compañeros y compañeras de trabajo? 5. ¿Logré ordenar y analizar correctamente los resultados del experimento? Ciclos en la naturaleza 71
  • 73. U2 6/7/10 16:44 Página 72 Noticia Científica BLOQUE DE HIELO SE DESPRENDE EN LA ANTÁRTICA La masa de hielo tiene un tamaño tres veces mayor a la Isla de Pascua. Una de las zonas del planeta más afectadas Informes de la ONU señalan que el por el calentamiento global es la Antártica. derretimiento de hielo en los polos ha Durante los últimos 50 años, 6 placas de provocado un aumento en el nivel del mar hielo del continente se han desintegrado. de 1,8 milímetros por año. Sin embargo, los expertos no creen que este desprendimiento En febrero de 2008, científicos confirmaron en particular altere el nivel del mar, ya que el desprendimiento de una de las corresponde a hielos flotantes. plataformas más grandes que aún se conservan en la Antártica, la plataforma Wilkins. El trozo de hielo que se desintegra equivale a tres veces el tamaño de la Isla de Pascua. Los científicos señalan el calentamiento global como responsable de lo que ocurre en este continente, es en esta zona del planeta donde los efectos climáticos se han dejado sentir con mayor fuerza. El aumento de la temperatura en Fuente: La Tercera, sección Tendencias, la Antártica es de 0,5 ºC por 26 de marzo de 2008, década, durante los últimos 50 años. pág. 33. Adaptación. Responde en tu cuaderno 1. ¿Por qué crees tú que los científicos se preocupan de los efectos del calentamiento global en lugares tan alejados del mundo? 2. ¿Cómo afecta a los seres vivos el desprendimiento de los hielos de la Antártica? 3. ¿Qué debemos hacer los humanos para prevenir desastres ecológicos como el derretimiento de los glaciares o el derretimiento de hielo en los polos? 72 Unidad 2
  • 74. U2 6/7/10 La materia 16:44 Importantes elementos y compuestos circulan estableciendo los ciclos en la naturaleza en los que participan los componentes bióticos y abióticos de Página 73 un ecosistema. Ciclos biogeoquímicos Representan los cambios que experimentan ciertos elementos y compuestos químicos al ser transferidos desde los seres vivos al ambiente, o viceversa. Algunos ciclos son: el ciclo del agua, del carbono y del nitrógeno. Ciclo del carbono y del oxígeno Ciclo del agua Ciclo del nitrógeno Comprende el intercambio de oxígeno y Es la circulación del agua a través de los La circulación del nitrógeno en el carbono entre los seres vivos y el ambiente, océanos, la atmósfera y la Tierra. Las ambiente requiere que este gas reaccione el cual se realiza mediante procesos etapas del ciclo del agua están relacionadas con otros elementos para formar importantes, como la fotosíntesis, la con los cambios de estado que esta compuestos que sean utilizables por los respiración, la descomposición y la experimenta en la naturaleza. seres vivos. combustión. Resumiendo Alteraciones en el ecosistema Diversas actividades industriales han provocado que en la atmósfera se acumulen gases que se cree que han aumentado el efecto invernadero, lo cual ha generado cambios en la temperatura global del planeta.Ciclos en la naturaleza UNIDAD73 2
  • 75. U2 6/7/10 16:44 Página 74 Responde nuevamente la sección Demuestro lo que sé…, de la página 47, y luego evalúa cuánto has avanzado. 1. Observa las siguientes A B fotografías y luego responde. a. Nombra los componentes del ecosistema que observas en las fotografías. b. ¿Interactúan entre sí los componentes de cada ecosistema?, ¿cómo lo hacen? c. ¿Qué se necesita para mantener la vida en ambos ecosistemas? 2. Completa en tu cuaderno las siguientes oraciones. a. La energía que necesitan los seres vivos proviene del … . Esta es utilizada por las … para fabricar sus propios … . b. La energía … de un ser vivo a otro a través de una cadena … que está constituida por organismos …, … y … . c. Algunos elementos vitales para la vida en la Tierra son el …, … y el … los cuales se reciclan a través de los … . Compara tus respuestas con las iniciales, ¿han cambiado o se han mantenido igual? Indica cuáles cambiaron y cuáles no. Ahora profundiza tus respuestas 3. Completa la siguiente tabla con los elementos o compuestos correspondientes a cada descripción (agua, dióxido de carbono, oxígeno y/o nitrógeno). Característica Sustancia Se encuentra en la atmósfera. Se requiere para el proceso de respiración. en No es utilizable directamente por los seres vivos. pia rno Co ade Es absorbido por las plantas para realizar la fotosíntesis. cu tu Es liberado en la respiración. Se libera como producto de la fotosíntesis. 74 Unidad 2
  • 76. U2 6/7/10 16:44 Página 75 UNIDAD 2 Mapa conceptual Utilizando los siguientes términos, construye un mapa conceptual. Puedes agregar otros términos si lo requieres. Materia Energía Naturaleza Ecosistemas Ciclos Sol Ciclo del carbono Ciclo del biogeoquímicos nitrógeno Ciclo del agua Productores Consumidores Descomponedores Contaminación Calentamiento global ¿Qué haces tú? El agua es un recurso natural renovable muy abundante en el planeta. Sin embargo, la mínima parte de ella es realmente útil para el consumo o uso por parte del ser humano. A pesar de esto, la actividad humana ha descuidado la protección y el mantenimiento de este vital recurso, arrojando toneladas de suciedad al agua, contaminándola con detergentes, arrojando basura química, entre otros. Evalúa tus actitudes Copia las siguientes preguntas en tu cuaderno y responde Sí o No a cada una. 1. ¿Crees que es importante cuidar el agua?, ¿por qué? 2. Elabora un listado del uso que haces del agua en un día y analiza qué aspectos podrías mejorar para su cuidado. 3. Si bien hay muchos factores que influyen en la contaminación del agua, ¿qué medidas propondrías a nivel industrial, doméstico y personal para cuidar este recurso? Comparte tus respuestas con tu curso y en conjunto propongan medidas concretas para promover el cuidado del agua en el colegio. Ciclos en la naturaleza 75
  • 77. U2 6/7/10 16:44 Página 76 ¿Qué aprendiste? I. Lee las preguntas y selecciona la alternativa correcta en tu cuaderno. 1. ¿Qué factor(es) es(son) imprescindible(s) 5. ¿Cuál de las siguientes aseveraciones, para los seres vivos? respecto al ciclo del carbono, es A. La energía. incorrecta? B. La materia inorgánica. A. Los heterótrofos incorporan carbono del C. La materia orgánica. ambiente a través de la fotosíntesis. D. La materia y la energía. B. La descomposición de materia orgánica, libera CO2 a la atmósfera. 2. ¿En qué capas se desarrolla la vida en C. Los animales obtienen carbono al nuestro planeta? alimentarse de plantas. A. Litosfera. D. El uso de combustibles fósiles, libera B. Atmósfera e hidrosfera. carbono hacia la atmósfera. C. Hidrosfera y litosfera. D. Atmósfera, litosfera e hidrosfera. 6. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones relacionadas con el ciclo del nitrógeno es 3. ¿Cómo circulan la materia y la energía en correcta? la naturaleza? A. Como producto de la desnitrificación se A. La energía circula a través de los seres forma NO–. 3 vivos. B. Las plantas absorben nitrógeno en forma B. La energía y la materia circulan a través de nitrito y amonio. de los ciclos biogeoquímicos. C. En el proceso de asimilación, el C. La energía fluye en una sola dirección, la nitrógeno gaseoso es devuelto a la materia fluye cíclicamente. atmósfera. D. Circulan entre la atmósfera y la litosfera. D. La fijación de nitrógeno puede ocurrir por medio de la acción bacteriana. 4. ¿Qué procesos permiten que los seres vivos incorporen carbono? 7. El efecto invernadero es uno de los A. Respiración y alimentación. principales problemas ambientales de la B. Fotosíntesis y respiración. actualidad. Al respecto ¿cuál de las C. Alimentación y fotosíntesis. siguientes situaciones no es causa de D. Respiración, alimentación y fotosíntesis. este fenómeno? A. El uso de combustibles fósiles. B. El fenómeno de calentamiento global. C. La deforestación. D. Emanaciones de gases como el CO2. 76 Unidad 2
  • 78. U2 6/7/10 16:44 Página 77 UNIDAD 2 II. Copia y completa en tu cuaderno la siguiente tabla. Elementos o Organismos que Principales fenómenos Ciclo biogeoquímico compuestos que participan o procesos circulan Ciclo del carbono o dern cua tu en Ciclo del nitrógeno pia Co Ciclo del agua III. Copia y responde brevemente las siguientes preguntas en tu cuaderno. a. Menciona cuatro lugares a los que llega el agua después de caer como precipitación. b. ¿En qué formas se puede encontrar el agua en la Tierra? c. ¿Qué ocurriría si el agua de la Tierra dejara de evaporarse? d. ¿Qué papel desempeñan los animales en el ciclo del carbono? e. ¿Qué sucedería si todas las bacterias de la Tierra desaparecieran? Ciclos en la naturaleza 77
  • 79. U3 6/7/10 16:45 Página 78 U NIDAD 3 TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA Navegaremos por... • Todo lo que nos rodea es materia • Elementos y compuestos químicos • Elementos y compuestos de interés • Transformaciones de la materia • Ley de conservación de la masa Fotobanco C ONVERSEMOS Muchas veces habrás notado cómo la nieve de la cordillera se derrite cuando hace calor o cómo se evapora el agua después de un día de lluvia; sin embargo, ¿te has preguntado por qué sucede?, ¿qué permite que la materia se transforme? 78 Unidad 3
  • 80. U3 6/7/10 16:45 Página 79 En esta unidad aprenderás a… Conocer la estructura y las características de la materia. Distinguir entre elemento y compuesto. Identificar elementos químicos más comunes en la naturaleza. Comprender que la materia se transforma constantemente a través de reacciones químicas. Interpretar reacciones químicas en términos de la conservación de la masa. Demuestro lo que sé… 1. De las siguientes palabras, ¿cuáles representan materia? Escríbelas en tu cuaderno. Vaso Alegría Agua Nieve Niño Nube Tristeza Humo 2. Observa las siguientes fotografías y luego responde en tu cuaderno. A B El hielo se derrite. Un papel se quema al encenderlo. C D La greda se moldea de varias formas. Una llave de hierro se oxida. a. ¿En cuál(es) de las situaciones ocurre un cambio reversible? b. ¿En cuál(es) de las situaciones ocurre un cambio irreversible? Transformaciones de la materia 79
  • 81. U3 6/7/10 16:45 Página 80 Red de conceptos En esta unidad revisaremos los conceptos clave que te permitirán comprender la composición y las transformaciones que sufre la materia. LA MATERIA Composición Las transformaciones de la materia de la materia Átomos Átomos enlazados no enlazados o moléculas Cambios físicos Cambios químicos Reacciones químicas Elementos Compuestos Reacciones Ley de Velocidad de las químicas de la conservación reacciones vida cotidiana de la masa ¿Qué piensas tú? A lo largo del desarrollo de la cultura humana se ha ido avanzando constantemente en el conocimiento de la naturaleza, en gran parte, gracias al trabajo de los científicos. Este mayor conocimiento ha permitido transformar la naturaleza e incluso intervenir en procesos propios de los seres vivos, todo en beneficio del ser humano. Comenta con tu curso: ¿De qué forma los científicos intervienen en el medioambiente? ¿De qué manera estas intervenciones benefician nuestro ambiente? ¿Son beneficiosas todas las transformaciones artificiales de la materia? Explica. 80 Unidad 3
  • 82. U3 6/7/10 16:45 Página 81 UNIDAD 3 DESAFÍO inicial ¿QUÉ ES LO QUE NO VES? Cuando tenemos un objeto que podemos ver y tocar es fácil decir qué características tiene. Podemos decir de un clavo, por ejemplo, que es sólido y duro, que brilla y es suave al tacto; que es más liviano que una manzana y que es más corto que un lápiz. Pero ¿cómo podrías decir las características de un objeto que no puedes ver ni tocar? Tendrías que inferir información a partir de lo que observas. Con tu grupo de trabajo reúne los siguientes materiales: una caja cerrada que contenga objetos secretos (pídesela a tu profesor o profesora), regla, balanza de cocina y un imán. Junto a tus compañeros y compañeras, observen la caja cerrada y conversen cómo pueden obtener información que les permita descubrir qué contiene. Con la regla, midan las dimensiones de la caja y usen la balanza para obtener la masa de la caja; anoten estos valores. Muevan y agiten la caja cuidadosamente y respondan: 1. ¿Cuántos objetos creen que contiene? 2. ¿Son grandes o pequeños? 3. Anoten sus inferencias y las razones. Deslicen ahora el imán por la superficie de la caja a través de distintos puntos. 4. ¿Pueden asegurar que el imán atrae a algunos de los objetos que están dentro de la caja?, ¿por qué? 5. Anoten los objetos que pueden inferir que hay en la caja. Basen sus inferencias en las mediciones y observaciones. Finalmente, abran la caja. 6. ¿Qué objetos hay en la caja? 7. Comparen sus inferencias con la realidad. Importante Los científicos, cuando trabajan, primero infieren las características de las cosas que no pueden observar directamente. Por ejemplo, para saber cómo es la materia por dentro, el punto de partida es la inferencia. Transformaciones de la materia 81
  • 83. U3 6/7/10 16:45 Página 82 1. TODO LO QUE NOS RODEA ES MATERIA ¿De qué crees que estamos formados? ¿Qué tienen en común el agua, las nubes y las rocas? Todo lo que se encuentra en nuestro entorno es materia: tu cuerpo, la mesa, la silla, el piso, el aire y todo lo que nos rodea. Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. ¿Cómo es la materia en su interior? La materia está formada por partículas pequeñísimas e indivisibles, llamadas átomos, que se unen entre sí mediante procesos químicos. Las propiedades de la materia se explican a través de un modelo científico, llamado modelo corpuscular de la materia, que es una representación de cómo está formada. Los principios del modelo corpuscular de la materia son: La materia está formada por partículas. Puedes imaginarlas como pequeñas esferas de distintos tamaños. Las partículas están en continuo movimiento. Siempre están en movimiento, Representación corpuscular ya sea vibrando, desplazándose y rotando. de la materia. Entre las partículas hay vacío. Entre ellas no existe ningún otro tipo de materia. Entre las partículas hay fuerzas de atracción. Estas determinan que las partículas se encuentren unidas o separadas. Conociendo más Todo modelo científico es una representación de la realidad cuyas características no podemos observar directamente. Por ejemplo, un buen modelo científico de la estructura interna de la materia nos ayuda a conocer sus características y a predecir su comportamiento. Pero no es una foto real de la materia por dentro ni de las partículas que la conforman. El modelo científico de la materia ha cambiado muchas veces desde la primera idea de átomo hasta hoy, según van haciéndose nuevas observaciones. 82 Unidad 3
  • 84. U3 6/7/10 16:45 Página 83 UNIDAD 3 Descubrimiento del átomo GLOSARIO El estudio del átomo comienza en Grecia, unos 400 años a. C., cuando Leucipo y su Átomo: unidad discípulo Demócrito de Abdera se hicieron las siguientes preguntas: ¿cómo es la estructural básica de la estructura de la materia?, ¿de qué está formada? Ante el desconcierto de sus discípulos, materia. Demócrito propuso que la materia se formaba de pequeñísimas partículas indivisibles. Significa: a=sin; tomo=división. Contemos un cuento... “Leucipo propuso descansar. Demócrito, en cambio, quería ir al ágora, en donde se reunían todos los intelectuales de Atenas. En medio del ágora comenzó a hablar: Demócrito: Ese alto edificio si se divide en sus partes, las partes se separan y se dividen nuevamente. Cada vez se empequeñece más lo existente y lo último que queda es lo indivisible, lo uniforme y lo más pequeño. Los átomos se mueven en el vacío, por acercamiento construyen primero la forma de las cosas; por separación crean la variación y la cualidad. Ciudadano 1: ¡Locura! ¡Locura! ¡Es un loco! Demócrito: Medité claramente y hasta el final. Puedo dividir para llegar al fin; ¿es esto acaso una fantasía? ¡La menor cantidad puede siempre dividirse y esto es razonable! Ciudadano 1: ¿Y dónde está el fin? Demócrito: El fin es el átomo, aquello que es indivisible. Ciudadanos: ¡Es una locura que jamás podrás demostrar, Demócrito pensaba que los jamás! átomos eran indestructibles, que no podían dividirse Demócrito: ¿Acaso no puede un sentimiento puro ser superior y que eran la porción a una demostración lógica? más pequeña posible de materia. No tenía cómo Todos rieron... Demócrito ve su pensamiento cada vez más claro, y extiende probar experimentalmente sus brazos abiertos y triunfantes respondiendo. ¡Salud, se ríen de mí!”. que él estaba en lo cierto... fue necesario esperar más Fuente: Archivo editorial. de 20 siglos para encontrar * * * la respuesta definitiva. Transformaciones de la materia 83
  • 85. U3 6/7/10 16:45 Página 84 Estructura del átomo electrón ¿Cómo te imaginas un átomo? Los átomos son partículas formadas por protones, neutrón neutrones y electrones. Los electrones giran alrededor del núcleo, lugar donde se encuentran los protones y neutrones. protón ¿Cómo podemos representar un átomo? Se puede hacer a través de un diagrama atómico, que es una representación Representación de las sencilla de un átomo. partículas del átomo. Hasta ahora se ha logrado identificar 114 tipos de átomos diferentes, de los cuales 92 se encuentran en forma natural y los restantes han sido producidos en forma artificial en un laboratorio. Un conjunto de átomos del mismo tipo forman un elemento químico, estos se representan con un símbolo formado por una o dos letras que abrevian su nombre, Hidrógeno-1 llamado símbolo químico. 1 protón 1 electrón Los elementos químicos se pueden observar en la tabla periódica, que es un cuadro organizado en columnas y filas que muestran todos los elementos químicos conocidos ordenados. Puedes encontrar la tabla periódica en la página 183 de tu texto. Los átomos se diferencian entre sí por su cantidad de protones. Veamos un ejemplo, el hidrógeno tiene solo un protón. Cuando los átomos son neutros, el número de protones debe ser igual al número de electrones, entonces, el Hidrógeno-2 hidrógeno tiene un protón y un electrón. 1 protón 1 electrón Todos los átomos de un elemento químico tienen el mismo número de protones, 1 neutrón pero se pueden diferenciar en el número de neutrones. Por ejemplo, el hidrógeno puede no tener neutrones o poseer uno o dos neutrones, tal como muestran los diagramas atómicos a la izquierda. Conversemos Cuando observas las cosas a tu alrededor, con colores, formas y olores diferentes, parece lógico pensar que existe algo que las forma: los átomos. Hidrógeno-3 Pero, ¿cómo habría cambiado la historia si en el ágora griega hubieran 1 protón tomado en cuenta las ideas de Demócrito?, ¿crees que es importante 1 electrón valorar las ideas de los demás?, ¿crees que es importante expresar tus 2 neutrones opiniones en los temas que se abordan en los trabajos? 84 Unidad 3
  • 86. U3 6/7/10 16:45 Página 85 UNIDAD 3 Evaluando lo aprendido 1. Observa las fotografías y responde en tu cuaderno. Chinita Gota de agua Humo de incienso a. ¿Qué tienen en común la chinita, la gota de agua y el humo del incienso? b. Si pudieras mirarlos por dentro con una potente lupa, ¿qué observarías? c. ¿Cómo serán las fuerzas de atracción entre las partículas en cada caso? 2. Dibuja en tu cuaderno los siguientes diagramas y completa. a. Indica en el diagrama dónde se ubican los electrones, los protones y los neutrones. b. Completa los núcleos de los diagramas atómicos, que representan los átomos de: carbono, nitrógeno y neón. Puedes ayudarte con la tabla periódica de la página 183. Diagrama atómico del carbono. Diagrama atómico del nitrógeno. Diagrama atómico del neón. c. Escribe, en tu cuaderno, los símbolos químicos, el número de electrones, protones y neutrones para cada átomo. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta a las preguntas de las actividades 1 y 2. Si respondiste correctamente todas las preguntas de la actividad 1, ¡felicitaciones! Si fallaste en alguna, repasa la página 82 y 83. Si completaste correctamente los diagramas de la actividad 2, ¡excelente! Revisa la página 84 si tuviste errores. Transformaciones de la materia 85
  • 87. U3 6/7/10 16:45 Página 86 2. ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS Sabemos que los átomos son las unidades básicas que forman la materia y que Hidrógeno todas las cosas que nos rodean, sean sólidas, líquidas o gaseosas, son el resultado de la combinación de átomos. Oxígeno Las fuerzas de atracción que existen entre los átomos les permiten mantenerse unidos, y así formar agrupaciones permanentes. A estas uniones entre átomos se les llama enlaces químicos. Carbono Cuando los átomos se unen mediante enlaces químicos, se agrupan formando moléculas. Una molécula es una agrupación que se forma cuando dos o más Nitrógeno átomos iguales o diferentes se unen. Contiene una cantidad fija de átomos. Cada átomo tiene una capacidad propia para unirse a otro átomo y así construir Distintos átomos. moléculas. Hay algunos que se agrupan estableciendo no más de una o dos uniones, mientras otros lo hacen a través de muchas uniones o enlaces. Para representar las moléculas se utilizan los modelos moleculares, en los que cada esfera de color simboliza un átomo en particular. Veamos algunos ejemplos de moléculas y sus modelos moleculares: En algunos hogares se ocupa gas natural, que está compuesto por metano (CH4) que, a su vez, está formado por un átomo de carbono y cuatro átomos de El agua (H2O), como la de un hidrógeno (átomos diferentes). río, se forma de moléculas en las que se unen dos átomos de hidrógeno a uno de oxígeno (átomos diferentes). El oxígeno (O2) que respiramos se forma por la unión de dos átomos de oxígeno (átomos iguales). 86 Unidad 3
  • 88. U3 6/7/10 16:45 Página 87 UNIDAD 3 Composición química y propiedades ¿En qué crees se diferencia el azúcar de la sal? Cada tipo de materia se caracteriza por su composición química, la cual se refiere a la identificación y a la cantidad de las diferentes sustancias que la componen. Las sustancias que no pueden descomponerse en otros componentes más simples se llaman elementos químicos. El oro es un elemento químico. Si apartaras un átomo de una pepita de oro, ese átomo seguiría siendo oro. En la naturaleza los elementos están unidos con otros formando compuestos. Un compuesto químico es una sustancia que sí puede separarse en componentes más simples. Cuando el sodio y el cloro Cada elemento y compuesto presenta propiedades que lo caracterizan. Estas se combinan para formar la pueden observarse usando los sentidos o con la ayuda de algún instrumento. Por “sal común” pierden sus ejemplo, el cobre es un elemento sólido, color rojizo, suave al tacto, que se puede nocivas propiedades a tal moldear en láminas o alambres; además se oxida. punto que usamos la sal para cocinar y no nos envenenamos. Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, pierden las propiedades que lo caracterizan. La sal común (NaCl) es un compuesto formado por los elementos sodio (Na) y cloro (Cl). Por separado, el sodio es un metal que arde espontáneamente y el cloro es un gas venenoso. Diferencias entre elementos y compuestos químicos Elementos químicos Compuestos químicos • Están formados siempre por átomos del mismo • Resultan de la unión de dos o más elementos tipo, con igual número de protones y de químicos, combinados en cantidades exactas y fijas, electrones. Por esta razón habrá tantos tipos de llamadas moléculas. elementos químicos como tipos de átomos • Se pueden separar en sus componentes por existan. diferentes procedimientos. • Pueden estar formados por moléculas que solo • Se representan por fórmulas que son dos o más contengan átomos idénticos. símbolos de los elementos que los componen, • No pueden ser descompuestos en otras indicando la proporción en que están sustancias más simples. combinados. Por ejemplo, la fórmula del agua, H2O, • Se representan con los símbolos químicos. nos dice que tiene 2 átomos de hidrógeno y uno de • Cada uno de los elementos presenta oxígeno. propiedades físicas y químicas específicas. • Presentan propiedades muy diferentes a las de cada • La mayoría son sólidos, 11 son gases y elemento que lo constituye. solo 2 son líquidos a temperatura ambiente. • El número de compuestos químicos conocidos Se ordenan en la tabla periódica de los sobrepasa con facilidad los 10 millones y cada día se elementos químicos. elaboran miles de nuevos compuestos. Transformaciones de la materia 87
  • 89. U3 6/7/10 16:45 Página 88 INTERPRETANDO un experimento FORMACIÓN DE UN COMPUESTO Observación Se conoce que una molécula es una agrupación de átomos que pueden pertenecer al mismo elemento o a varios diferentes. Problema científico ¿En qué proporción deben mezclarse los elementos para formar el compuesto que se desea? Hipótesis Los compuestos se forman de los átomos que los constituyen, en diversas proporciones. Método experimental Supongamos que podemos ver y contar los átomos que participan en una reacción química. a. Se hacen reaccionar distintas cantidades de átomos de los dos elementos constituyentes del compuesto. b. Una vez finalizada cada reacción, se cuentan las moléculas de producto formadas y la cantidad de átomos sobrantes, que no se utilizaron. Resultados Tabla N° 1: Cantidad de átomos en una combinación química No de átomos iniciales N° de N° de átomos N° de átomos No de átomos No de átomos moléculas de (A) de (B) elemento (A) elemento (B) formadas que sobran que sobran 10 10 3 7 1 C D D 10 8 2 8 2 15 12 4 11 0 C:D 8 10 3 5 1 1:2 12 15 5 7 0 Análisis experimental Responde en tu cuaderno. 1. ¿En qué proporción se combinan los átomos en cada caso? 2. En cada caso, ¿en qué proporción se deben mezclar los átomos A y B para que no sobre ninguno? 3. Representa mediante modelos de plasticina la transformación que ocurre. 4. Si la masa de cada átomo A y B fuera 12 y 5 unidades de masa, respectivamente, ¿cuántas unidades de masa de las moléculas se obtendrían, si mezclas 10 átomos de A y 30 de B? 5. ¿Se acepta o se rechaza la hipótesis? Justifica con los resultados obtenidos. 88 Unidad 3
  • 90. U3 6/7/10 16:45 Página 89 UNIDAD 3 Evaluando lo aprendido 1. Observa las siguientes estructuras y clasifícalas en elementos o compuestos. Registra las respuestas en tu cuaderno. Oxígeno Hidrógeno Nitrógeno O2 H2 N2 Agua Dióxido de carbono Metano H2O CO2 CH4 Alcohol Amoníaco Etileno C2H5OH NH3 CH2 = CH2 2. Responde V si es verdadero y F si es falso. Registra las respuestas en tu cuaderno. a. Para representar las moléculas se usan modelos donde cada esfera es siempre un átomo diferente. b. Los átomos de igual naturaleza constituyen un elemento. c. Los compuestos no se pueden descomponer en otros estructuras más simples. d. Los compuestos son limitados siempre se forman los mismos. e. Dos elementos al formar un compuesto pierden sus propiedades. f. A la unión entre los átomos se le llama enlace químico. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Si tus respuestas son las correctas, ¡felicitaciones! Si hay errores en tus respuestas, vuelve a trabajar en las páginas 86 y 87 y corrígelos. Transformaciones de la materia 89
  • 91. U3 6/7/10 16:45 Página 90 3. ELEMENTOS Y COMPUESTOS DE INTERÉS Varios elementos químicos tienen gran importancia para los seres vivos. Por ejemplo, el oxígeno (O) es un elemento gaseoso que constituye el 20% del aire que respiramos, posibilitando la vida en nuestro planeta; el calcio (Ca) se encarga de dar solidez y resistencia a nuestros huesos; el carbono (C) está presente en todos los tejidos de nuestro cuerpo y en toda la materia viva. Como hemos visto en la tabla periódica, se conocen más de 100 elementos químicos. Pero no todos se distribuyen por igual, algunos son muy abundantes en la corteza terrestre, pero apenas aparecen en los seres vivos; otros, ni siquiera se encuentran en la naturaleza y solo se pueden obtener en experiencias de laboratorio. A continuación se representa la proporción de los elementos químicos más abundantes en el Universo, en la corteza terrestre y en los seres vivos. Seres Oxígeno Carbono Hidrógeno Nitrógeno Calcio Fósforo Potasio vivos (O) (C) (H) (N) (Ca) (P) (K) % 65,0 18,5 9,5 3,3 1,5 1 0,2 Corteza Oxígeno Silicio Aluminio Hierro Calcio Sodio Potasio terrestre (O) (Si) (Al) (Fe) (Ca) (Na) (K) % 49,5 25,7 7,5 4,7 3,4 2,6 2,4 El hidrógeno es el Hidrógeno Helio Oxígeno Carbono Hierro Neón Nitrógeno elemento químico más Universo (H) (He) (O) (C) (Fe) (Ne) (N) abundante en el Universo. En nuestro planeta se encuentra, principalmente, asociado a otros % 73,9 23,9 1,07 0,46 0,19 0,18 0,11 elementos, formando sustancias vitales, como el agua. Fuente: Archivo editorial. 90 Unidad 3
  • 92. U3 6/7/10 16:45 Página 91 UNIDAD 3 Los elementos químicos que hoy conocemos se fueron descubriendo poco a poco a lo largo de la historia. La mayoría se descubrieron durante el siglo XIX; la GLOSARIO lista se completó a lo largo del siglo XX y en el año 2007 se encontraban Minerales: sustancias 114 elementos identificados. en estado sólido, conformadas por un De los elementos químicos que existen en la naturaleza, solo 8 son los que elemento o compuesto conforman el 98% de la corteza terrestre y muy pocos se encuentran en su químico, que se han estado elemental; gran parte de ellos se encuentran formando parte de formado a través de compuestos los cuales se pueden combinar con otros compuestos o elementos y un proceso natural. dar origen a la gran variedad de minerales que existen. En Chile contamos con una gran riqueza minera gracias a los compuestos químicos que hay en los suelos, como se muestra en la siguiente tabla. Resumen de la producción de minerales en Chile, por regiones (2008). Cu Mo Au Ag Fe Fe (mineral Mn Pb Zn Región (tmf)* (tmf) (Kg) (Kg) (tmf) tm)** (tmf) (tmf) (tmf) Arica y - - - - - - - - - Parinacota (15) Tarapacá (01) 671.159 2.425 - - - - - - - Antofagasta (02) 2.905.992 12.940 12.848 730.105 - - - - - Atacama (03) 453.310 872 17.913 353.033 4.526.172 7.595.871 - - - Coquimbo (04) 398.056 7.758 3.018 56.117 1.143.970 1.719.709 5.096 - - Valparaíso (05) 304.162 2.133 1.511 94.858 - - - - - Metropolitana (13) 233.689 2.577 1.744 45.146 - - - - - Lib. Gral.B. 397.208 4.934 721 77.180 - - - - 7.375 O´Higgins (06) Maule (07) - - - - - - - - - Biobío (08) - - - - - - - - - Araucanía (09) - - - - - - - - - Los Lagos (10) - - - - - - - - - Los Ríos (14) - - - - - - - - - Aisén (11) - - 1.407 48.581 - - - 3.985 33.144 Magallanes y - - - - - - - - - Ant. Chilena (12) Total 5.363.576 33.639 39.162 1.405.020 5.670.142 9.315.580 5.096 3.985 40.519 Fuente: SERNAGEOMIN, Anuario de la Minería de Chile 2008. *tmf: toneladas métricas finas. **tm: toneladas métricas. Transformaciones de la materia 91
  • 93. U3 6/7/10 16:45 Página 92 Obtención de elementos a partir de minerales El cobre, es el mineral más importante que se produce en Chile, es duro y de color rojizo, extraordinariamente dúctil y maleable. Después de la plata, el cobre es el mejor conductor de electricidad y de calor. En la naturaleza, el cobre se puede encontrar combinado con oxígeno o azufre, los minerales oxidados y sulfurados, respectivamente. Para obtener el cobre puro, se realiza un proceso que depende del origen del mineral. A continuación se muestran las principales etapas de la producción de cobre, a partir de mineral sulfurado. Etapa 1: Chancado Mineral de Etapa 4: Salida de gases cobre sulfurado Fundición Convertidor Cobre Blister Trituradora 96% de pureza Etapa 3: Flotación T = 1.200 ºC Etapa 2: Molienda Salida de escoria Se concentra el mineral Etapa 5: Electrorefinación Convertidor Producción del cobre. electrolítico Cobre Raf Cobre puro 99,7% de pureza El hierro es otro elemento muy usado en la construcción de edificios, puentes y todas las obras públicas. Se obtiene a través de un proceso, en el cual el mineral de hierro, previamente triturado, se funde en un horno a una temperatura muy elevada. Conociendo más El carbón mineral es una sustancia fósil, que resulta de la descomposición lenta de la materia leñosa. En la naturaleza, aparece asociado al petróleo crudo. Es el único combustible fósil del cual Chile posee reservas importantes, aproximadamente unos 3.640 millones de toneladas, de las cuales unas 210 son explotables mediante minería a rajo abierto. 92 Unidad 3
  • 94. U3 6/7/10 16:45 Página 93 UNIDAD 3 Evaluando lo aprendido 1. Copia en tu cuaderno las siguientes aseveraciones y escribe V si es verdadera o una F si es falsa. Justifica las falsas. a. Los elementos más abundantes de la corteza terrestre son el oxígeno y el potasio. b. En los seres vivos el carbono se encuentra en los tejidos del cuerpo. c. El hidrógeno se encuentra en la misma proporción en la Tierra y en el Universo. d. El oxígeno constituye el 20% del aire atmosférico. e. 114 elementos químicos, forman parte de la corteza terrestre. f. Los yacimientos de carbón, se encuentran principalmente en el sur de Chile. 2. Escribe en tu cuaderno los conceptos de las columnas A y B. Luego relaciona el concepto, con la descripción. A B a. Carbono Elemento abundante en el Universo. b. Sustancia fósil Sustancia sólida conformada por un elemento o compuesto. c. Hierro d. Mineral Elemento abundante en el cuerpo humano. e. Hidrógeno Carbón mineral. Elemento utilizado en construcciones. 3. Copia y completa en tu cuaderno, el siguiente esquema de la obtención de cobre. Mineral de cobre Flotación se obtiene sulfurado Cobre Raf Cobre puro (99,7 % de pureza) ¿Cómo estuvo tu trabajo? Si identificaste correctamente las aseveraciones verdaderas y las falsas de la actividad 1, ¡felicitaciones! Si fallaste en alguna revisa las páginas 90 y 91. Si relacionaste correctamente cada concepto con su descripción, ¡muy bien!, de los contrario vuelve a revisar el contenido 3. Si completaste correctamente el esquema con las etapas faltantes, ¡excelente! Si tuviste errores, revisa la página 92. Transformaciones de la materia 93
  • 95. U3 6/7/10 16:45 Página 94 4. TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA Si miras a tu alrededor y observas con atención, te darás cuenta de que la materia está constantemente cambiando. El agua hierve cuando la calentamos en la tetera El mercurio, usado o se congela cuando la ponemos en una cubeta en el refrigerador. Algunos en los termómetros, alimentos, como la leche, se pueden descomponer, adquiriendo un sabor agrio y es un metal líquido que aumenta de desagradable. Metales como el fierro se oxidan cuando están al aire libre y vemos volumen con el que se cubren de un polvo rojizo que los va desintegrando. calor de tu cuerpo. ¿Qué tipo de ¿Cómo podríamos caracterizar estos y otros cambios de la materia? cambio es? La materia puede experimentar dos principales tipos de cambios: cambios físicos y cambios químicos. Cambios físicos: Son aquellos en los que cambia el estado o la forma de las sustancias, pero no su composición química. La mayoría de los cambios físicos son reversibles. Por ejemplo, si colocas un recipiente con agua en el congelador, el agua se transforma en hielo. Sin embargo, el hielo puede volver a transformarse en agua líquida si lo expones al calor. En este caso, la composición química del agua no cambió. Los cambios de estado, de tamaño y de forma son ejemplos de cambios físicos. Agua sólida Agua líquida Agua gaseosa (en las burbujas) Los cambios de estado del agua constituyen un ejemplo de cambios físicos, ya que la composición química del agua no se altera. 94 Unidad 3
  • 96. U3 6/7/10 16:45 Página 95 UNIDAD 3 Cambios químicos: Son aquellos en los que ocurre una transformación de GLOSARIO la composición química de la materia, Energía: capacidad que es decir, se forman nuevas sustancias tiene un cuerpo para con propiedades diferentes a las realizar un trabajo. sustancias originales. La mayoría de los cambios químicos son irreversibles, ya que las sustancias iniciales no se pueden recuperar. Por ejemplo, cuando un trozo de Cuando un papel se papel se quema, se observa el quema, ocurre un cambio químico llamado desprendimiento de humo y calor, y combustión. ¿Qué nuevas al final solo quedan cenizas, y el papel sustancias se generan en no puede recuperarse. este cambio? Todos los cambios descritos no son espontáneos, sino que dependen de la energía. Podemos decir, entonces, que la energía es el motor de las transformaciones de la materia. Analiza 1. Observa las imágenes y luego responde en tu cuaderno. A Globo B Matraz a. ¿Qué ocurrió con el globo al encender el mechero?, ¿cómo explicarías lo sucedido? b. ¿Qué tipo de cambio es? c. ¿Qué ocurriría si, después de calentar el matraz, lo colocaras dentro de un vaso con hielo? Fundamenta tu respuesta. Transformaciones de la materia 95
  • 97. U3 6/7/10 16:45 Página 96 Las reacciones químicas Cuando la madera se quema o un metal se oxida, ocurre un cambio químico, ya que se forman nuevas sustancias. Estos cambios son posibles porque se han producido reacciones químicas. Una reacción química es una transformación de la materia, es decir, una o varias sustancias se transforman en otras sustancias diferentes, debido a que su composición y propiedades se modifican. Entonces, en una reacción química una o más sustancias, llamadas reactantes, se transforman bajo determinadas condiciones en nuevas sustancias llamadas productos. Un incendio forestal es una Las principales características que permiten saber que estamos en presencia de reacción química en la que troncos, ramas y hojas de los una reacción química son: liberación de gases, formación de un sólido, árboles se queman. ¿Qué cambio de color y liberación de calor. productos se forman en esta reacción química? Las ecuaciones químicas son una manera de representar las reacciones químicas: A+B C+D Reactantes Productos En una ecuación química se utilizan fórmulas y símbolos químicos. Los reactantes se escriben a la izquierda y los productos a la derecha, separados por una flecha, cuyo sentido indica el transcurso de la reacción. Por ejemplo, cuando el cinc (Zn) reacciona con ácido clorhídrico (HCl) se forman cloruro de cinc (ZnCl2) e hidrógeno (H2), reacción que se representa mediante la siguiente ecuación química: La foto muestra la reacción entre el metal cinc y el ácido clorhídrico. ¿Cuáles son los reactantes y los productos en esta reacción? ¿Qué Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2 características aprecias en la Reactantes Productos fotografía que nos indica que estamos en presencia de una reacción química? 96 Unidad 3
  • 98. U3 6/7/10 16:45 Página 97 UNIDAD 3 Evaluando lo aprendido Analiza las reacciones químicas representadas a continuación, mediante modelos moleculares. Luego responde en tu cuaderno. 1. Reaccción de formación de agua. oxígeno + hidrógeno 2 H2 O2 2 H2O a. ¿Cuáles son los reactantes? b. ¿Cuáles son los productos? c. ¿Cuántas moléculas de reactantes participan en la reacción? d. ¿Cuántas moléculas se forman? 2. Reaccción de formación de ácido clorhídrico. cloro + hidrógeno Cl2 H2 2 HCl a. ¿Cuáles son los reactantes? b. ¿Cuáles son los productos? c. ¿Cuántas moléculas reaccionan? d. ¿Cuántas moléculas se forman? ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta a las preguntas de las actividades 1 y 2. Si reconociste los reactantes y productos de la actividad 1 y 2, ¡felicitaciones! Si cometiste errores, vuelve a reforzar el contenido en la página 96. Transformaciones de la materia 97
  • 99. U3 6/7/10 16:45 Página 98 Velocidad de las reacciones químicas La velocidad de una reacción es una medida de la rapidez con la que ocurre. Las reacciones químicas tienen distintas velocidades; algunas ocurren en forma casi instantánea, como cuando enciendes el gas de la cocina; otras, en cambio, se producen lentamente, como la oxidación de un material de hierro. ¿De qué depende la velocidad de una reacción? En general, se conocen cuatro factores que afectan la velocidad de las reacciones, estos son: Temperatura. Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de la reacción, La temperatura es un factor que afecta la ya que las partículas de los reactantes se mueven más rápido, chocan con velocidad de las reacciones mayor frecuencia y se transforman más rápido en productos. químicas. ¿Por qué crees que se deben congelar Concentración. Al aumentar la concentración de los reactantes se acelera la algunos alimentos para conservarlos? velocidad de la reacción, ya que al aumentar la cantidad de partículas por unidad de volumen, se produce una mayor cantidad de colisiones entre las partículas reaccionantes. Por eso, al soplar una fogata esta se enciende más, ya que aumenta la cantidad de oxígeno disponible. Superficie de contacto. Al aumentar la superficie de contacto entre los reactantes, se incrementa la velocidad de la reacción, ya que aumenta la probabilidad de choques entre sus partículas. Por ejemplo, un sólido finamente dividido reacciona más rápido que un trozo entero. Cuando dividimos la tira de cobre, la reacción se produce más rápidamente, ¿qué factor está afectando la velocidad de esta reacción? Catalizadores. Los catalizadores son sustancias químicas que aumentan la velocidad de las reacciones químicas, ya que su presencia hace que se necesite menos energía para comenzar la reacción y, por lo tanto, esta ocurrirá con mayor rapidez. Por ejemplo, la descomposición del agua oxigenada en agua y oxígeno se acelera si se añade una pequeña cantidad de dióxido de manganeso a la reacción, el que actúa como catalizador, pero no interviene directamente en la reacción. 98 Unidad 3
  • 100. U3 6/7/10 16:45 Página 99 UNIDAD 3 HACIENDO ciencia FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN PROCESOS CIENTÍFICOS Problema científico Observación ¿Cómo influye la superficie de contacto y la temperatura, Planteamiento del en la velocidad de una reacción química? problema Formulación de hipótesis Hipótesis Experimentación y Formula una hipótesis que te permita responder el control de variables problema científico planteado. Escríbela en tu cuaderno. Recolección de datos Análisis de resultados y Experimentación y control de variables conclusiones Junto a un compañero o compañera reúnan los siguientes materiales: agua, dos tabletas efervescentes, cuatro vasos de precipitado de 200 mL, y un cronómetro o reloj con segundero. Procedimiento A: llenen hasta la mitad dos vasos de precipitado con agua a temperatura ambiente. Muelan la mitad de una tableta efervescente sobre un papel, y conserven entera la otra mitad. Agreguen la tableta molida en uno de los vasos y, al mismo tiempo, la tableta entera en el otro vaso. Midan el tiempo que tarda en reaccionar totalmente la tableta en cada uno de los vasos y registren los datos en una tabla. Consigan los resultados de otros 5 grupos, para luego establecer un promedio. Procedimiento B: llenen hasta la mitad dos vasos de precipitado con agua; uno con agua a temperatura ambiente, y el otro con agua caliente. Partan por la mitad la otra tableta efervescente, y, al mismo tiempo, agreguen a cada uno de los vasos la mitad de la tableta. Midan el tiempo de reacción y registren los datos en la tabla. Consigan los resultados de otros 5 grupos, para luego establecer un promedio. Recolección de datos Para ordenar tus datos, copia en tu cuaderno las tablas que te entregará tu profesor(a) sobre el tiempo de reacción (en segundos) de los procedimientos A y B, en los distintos grupos de trabajo. Análisis de resultados y conclusiones 1. En el procedimiento A, ¿en qué caso fue más rápida la reacción? 2. En el procedimiento B, ¿en qué caso fue más rápida la reacción? 3. ¿Qué variable está influyendo en la velocidad de reacción, en el procedimiento A? 4. ¿Qué variable está influyendo en la velocidad de reacción, en el procedimiento B? 5. ¿Qué variables se mantienen constantes en cada procedimiento? 6. ¿Cómo se explican los resultados obtenidos en cada procedimiento? Reacción entre la tableta Fundamenten. efervescente y agua. Transformaciones de la materia 99
  • 101. U3 6/7/10 16:45 Página 100 GLOSARIO Reacciones químicas a nuestro alrededor Energía química: forma Aunque no lo notes, en todo momento están ocurriendo reacciones químicas a de energía almacenada nuestro alrededor. Hay ciertas reacciones químicas que se producen en la en la materia debido a su naturaleza sin las cuales la vida no sería posible, por ejemplo, la fotosíntesis y la composición química. respiración celular. Fotosíntesis: En presencia de la luz, las plantas transforman el dióxido de carbono que toman del aire y el agua que absorben del suelo en glucosa, un carbohidrato rico en energía química. La fotosíntesis puede resumirse en la siguiente ecuación: Energía (luz) 6 CO2 + 6 H 2O C6H12O6 + 6 O2 Dióxido Agua Glucosa Oxígeno de carbono Las plantas a través La fotosíntesis es imprescindible para de la fotosíntesis producen mantener la vida, ya que la energía Energía glucosa que le proporciona luminosa que las plantas captan del sol es la energía necesaria para Dióxido llevar a cabo sus funciones de carbono almacenada en los vegetales como vitales, como crecer compuestos energéticos, que son y reproducirse. Glucosa utilizados por el resto de los Oxígeno organismos a través de las tramas alimentarias. Por otra parte, el oxígeno producido durante la Agua fotosíntesis es utilizado por la gran mayoría de los seres vivos para realizar la respiración celular. Respiración celular: Este proceso consiste en una serie de reacciones químicas que ocurren al interior de las células de los seres vivos. Durante la respiración celular, los nutrientes que ingresan a la célula son procesados para extraer de ellos la energía almacenada en sus enlaces químicos. En este proceso, la glucosa es combinada con el oxígeno, para producir dióxido de carbono, vapor de agua y liberar energía. La ecuación química que representa este proceso es la siguiente: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energía Glucosa Oxígeno Dióxido Agua de carbono 100 Unidad 3
  • 102. U3 6/7/10 16:45 Página 101 UNIDAD 3 Otras reacciones muy frecuentes de observar a nuestro alrededor son la combustión, la corrosión y la putrefacción. GLOSARIO Comburente: sustancia Combustión: Es una reacción química que se produce cuando un combustible que reacciona con el se combina con un comburente (el oxígeno), produciéndose dióxido de combustible, generando carbono (CO2), vapor de agua (H2O) y energía en forma de luz y calor. la combustión. Combustible: sustancia o Los combustibles son sustancias que contienen energía química almacenada en mezcla que en presencia los enlaces químicos entre los átomos que componen el combustible. Esta energía de oxígeno es capaz se libera en forma de luz y calor cuando los átomos del combustible se de arder. recombinan para formar dióxido de carbono y agua. Existe una enorme variedad de combustibles, como la madera, el carbón, el petróleo, el alcohol y la gasolina. La combustión del gas natural, combustible compuesto principalmente por metano (CH4), se puede representar mediante la siguiente ecuación: CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O + calor Cuando no hay suficiente oxígeno presente al ocurrir la combustión, se produce monóxido de carbono (CO), un gas muy tóxico, que al ser inhalado puede provocar envenenamiento temporal e incluso la muerte. A esta reacción se le denomina combustión incompleta, y se representa mediante la siguiente ecuación química: Al encender la cocina, el gas reacciona de 2 CH4 + 3 O2 2 CO + 4 H 2O + calor inmediato con el oxígeno presente en el aire. Conociendo más El monóxido de carbono es un gas mortal, es decir, al inspirarlo provoca la muerte. ¿Por qué ocurre esto? En los glóbulos rojos de la sangre existe una molécula llamada hemoglobina, que se encarga de transportar el oxígeno hacia todas las células de nuestro organismo, para que ellas puedan obtener energía a través de la respiración celular. Sin embargo, cuando existe CO en el aire que inspiras, la hemoglobina se une a este gas en lugar de unirse al oxígeno, produciendo la muerte. El gas CO no posee color ni olor, por lo que no podemos verlo ni olerlo, es decir, no podemos detectarlo con facilidad. Sin embargo, podemos prevenir la intoxicación con este gas, manteniendo en buen estado de funcionamiento nuestros aparatos domésticos que funcionan a gas, como son las estufas y los hornos y por supuesto, no usarlos en lugares poco ventilados ni muchos menos mantenerlos encendidos mientras dormimos. Transformaciones de la materia 101
  • 103. U3 6/7/10 16:45 Página 102 Corrosión de metales. La corrosión es la oxidación de los metales que ocurre en presencia de aire y humedad. Es muy probable que en más de una ocasión hayas visto los efectos de esta reacción química, en el deterioro que sufren los metales cuando quedan a la intemperie, como maquinarias, herramientas, automóviles y estructuras metálicas, en general. El hierro es un metal que se oxida fácilmente por acción combinada La herrumbre es el del oxígeno del aire y de la polvillo rojizo que observamos humedad, formando un óxido de en un metal oxidado. color rojizo llamado herrumbre. Putrefacción de la materia orgánica. Seguramente has observado un trozo de carne, pan, o fruta en estado de descomposición, y comprobado que su aspecto y olor son muy desagradables. La putrefacción es una reacción química de degradación de materia orgánica producida por microorganismos, como bacterias y hongos. Cuando estos microorganismos encuentran las condiciones apropiadas, realizan reacciones Los microorganismos que químicas que desintegran las proteínas se alimentan de los vegetales y animales. Los productos de restos orgánicos, son estas reacciones se incorporan muy importantes en los ecosistemas, pues nuevamente al ambiente y por lo permiten devolver la general presentan un olor desagradable. materia al ambiente. Dependiendo de lo avanzado que esté el proceso de putrefacción y de las condiciones ambientales, pueden encontrarse distintas sustancias como productos. Conversemos El tétano es una grave enfermedad producida por una bacteria que habita preferentemente en los metales oxidados. Cuando una persona se hiere con un metal oxidado, por ejemplo, un clavo, corre el riesgo de padecer esta enfermedad, la cual se caracteriza por una rigidez de los músculos, lo que puede llevar a la incapacidad para respirar. ¿Cómo se puede prevenir esta enfermedad? Comenta en tu curso. 102 Unidad 3
  • 104. U3 6/7/10 16:45 Página 103 UNIDAD 3 Evaluando lo aprendido 1. Dibuja el siguiente esquema en tu cuaderno y completa con el nombre de las sustancias que participan en la fotosíntesis. Fotosíntesis 2. Escribe en tu cuaderno los conceptos de la columna A y B. Relaciona cada uno de ellos. A B a. Corrosión Reacción química que se produce en las células vegetales. b. Combustión Reacción química que ocurre en los metales por acción del aire y la c. Putrefacción humedad. d. Fotosíntesis Reacción química en la que se libera energía en forma de luz y calor. Reacción química de degradación de materia orgánica. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta a las preguntas de las actividades 1 y 2. Si reconociste las sustancias que participan en la fotosíntesis en la actividad 1, ¡felicitaciones! De lo contrario, vuelve a reforzar el contenido de la página 100. Si relacionaste correctamente los conceptos en la actividad 2, ¡excelente! Revisa el contenido de las páginas 100, 101 y 102 si tuviste errores. Transformaciones de la materia 103
  • 105. U3 6/7/10 16:45 Página 104 5. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA Observa la secuencia de la siguiente experiencia: Si observas atentamente el proceso, verás que al quemar papel, este se transforma en cenizas y humo, y libera energía en forma de calor y luz, por lo que puedes GLOSARIO concluir que es una reacción química. Masa: cantidad de ¿Será igual la masa del papel antes de quemarlo y después de quemarlo? materia que posee un cuerpo o una sustancia. Si midieras la masa del papel antes de quemarlo y luego la masa de las cenizas, esta no sería igual, por lo que podríamos pensar que la masa cambió. Sin embargo, esto no es correcto. Lo que sucede es que al quemar un papel este reacciona con el oxígeno del aire, formando no solo cenizas, sino que también humo. Entonces si sumáramos la masa de las cenizas más la del humo, el resultado sería igual a la masa inicial del trozo de papel y el oxígeno. Esta propiedad se cumple en todas las reacciones químicas, como lo estableció en el siglo XVIII, el químico francés Antoine Lavoisier, a través de la ley de conservación de la masa, según la cual: “en toda reacción química la masa de los reactantes es igual a la masa de los productos”. papel + oxígeno cenizas + humo masa total de los reactantes = masa total de los productos La conservación de la masa en las reacciones químicas debe representarse también en las ecuaciones químicas. Una ecuación química equilibrada es aquella en la que el número de átomos de cada elemento es igual en los reactantes y en los + productos. Para equilibrar una ecuación química, se colocan números enteros delante de las fórmulas o los símbolos químicos de las sustancias que intervienen. Estos números se denominan coeficientes estequiométricos. Por ejemplo, la El número de átomos de formación de agua se representaría mediante la siguiente ecuación química: hidrógeno y oxígeno es igual en los reactantes y en los productos. 2 H2 + O2 2 H2O Dos moléculas Una molécula Dos moléculas de hidrógeno de oxígeno de agua 104 Unidad 3
  • 106. U3 6/7/10 16:45 Página 105 UNIDAD 3 Evaluando lo aprendido 1. La siguiente reacción química representa la combustión del gas natural. hidrógeno + + oxígeno Metano Oxígeno Dióxido de carbono Agua carbono a. Completa la siguiente tabla en tu cuaderno, indicando el número de átomos de cada elemento que participa en la reacción. No de átomos Elemento Reactantes Productos Carbono (C) rno de Oxígeno (O) ua uc nt Hidrógeno (H) piae Co Total b. Escribe la ecuación química equilibrada. c. Explica por qué en esta reacción se cumple la ley de conservación de la masa. 2. Señala tres razones que expliquen por qué la combustión del metano es un cambio químico y no físico. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa cada respuesta a las preguntas de la actividad. Si completaste la tabla con el número de átomos correcto para cada par de reactantes y productos, ¡muy bien! Repasa las páginas 96 y 104 si tuviste algún error. Si diste las tres razones para responder la actividad 2, ¡excelente! Puedes continuar con el Taller científico. Transformaciones de la materia 105
  • 107. U3 6/7/10 16:45 Página 106 Taller Científico PROCESO CIENTÍFICO CORROSIÓN DE METALES Experimentación y control de variables Las variables son Observación aquellos factores Muchos metales con el paso del tiempo van cambiando de color. Algunos que el investigador se oscurecen, otros se tornan de colores verdosos o anaranjados. desea medir para ver cómo afectan en la investigación. El oro es llamado metal noble porque no se oxida. En cambio, muchos otros metales experimentan la oxidación. Oro Lata Problema científico ¿Qué factores ambientales favorecen la corrosión de los metales? Hipótesis Aplicando lo que has aprendido en esta unidad, responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. 1. ¿Por qué crees que el ambiente afecta a los metales? 2. Basándote en las explicaciones que diste, formula una hipótesis para este fenómeno. Experimentación y control de variables Junto a un compañero o compañera reúnan los siguientes materiales: - una gradilla - 5 tubos de ensayo - 2 tapones de algodón - 5 clavos de fierro - agua destilada - sal 106 Unidad 3
  • 108. U3 6/7/10 16:45 Página 107 UNIDAD 3 Diseño experimental Con los materiales que consiguieron, diseñen un experimento que les permita identificar las diferentes condiciones que pueden tener efecto sobre los metales. Recuerden incluir un patrón de comparación. Identifiquen las variables que tendrán que controlar. Recolección de datos Construyan una tabla que les permita registrar ordenadamente los datos obtenidos. Análisis de resultados y conclusiones Inicien el análisis de los resultados, observando la tabla de datos. Pueden guiar- se por las siguientes preguntas: 1. Observen los clavos y describan los cambios que ocurrieron. 2. ¿En qué condiciones los clavos experimentan cambios? 3. ¿De qué tipo es el cambio: reversible o irreversible; químico o físico? Fundamenten su respuesta. 4. ¿Podrían afirmar que el cambio que ocurrió es corrosión?, ¿por qué? 5. ¿Qué factores ambientales favorecen la corrosión de los clavos? 6. A partir de los resultados obtenidos, ¿pueden validar su hipótesis?, ¿por qué? ¿Cómo trabajé? Copia las siguientes conductas en tu cuaderno y escribe Sí o No, según corresponda. 1. ¿Logré establecer una hipótesis para el problema? 2. ¿Recolecté con anticipación los materiales que necesitaba? 3. ¿Fui capaz de diseñar un experimento junto con mis compañeros? 4. ¿Escuché y respeté las opiniones de mis compañeros de grupo? 5. ¿Realicé el análisis del experimento? 6. ¿Llegué a conclusiones coherentes sobre los factores de la corrosión? Lee los aspectos en que respondiste No y plantea una forma de trabajo que te permita lograrlos. Transformaciones de la materia 107
  • 109. U3 6/7/10 16:45 Página 108 Noticia Científica LOS COMETAS Intensa luminosidad de cometa intriga a astrónomos chilenos De ser visible solo con telescopios poderosos a tener una luminosidad poco menor a la de Júpiter en una semana, fue el cambio experimentado por el cometa P17/ Holmes, que atrajo la atención de todo el mundo. Los cometas son uno de los cuerpos más antiguos e inalterados del sistema solar. Se dice que son los testigos del nacimiento de nuestra galaxia, es por esto que su estudio puede cabeza, los que reflejan más la presión de las partículas del dar a conocer información del 95% de la luz solar. La viento solar “sopla”, formán- valiosa sobre las condiciones composición química de los dose la cabellera o cola del físicas y químicas bajo las cometas comprende además cometa, que se dibuja en cuales los planetas se formaron. de hielo, polvos de silicato y dirección opuesta al Sol. compuestos orgánicos deri- El cometa P17/Holmes pasa Un cometa se forma de un vados de elementos químicos núcleo, que corresponde a la cada siete años, fue descu- como el carbono, el hidró- bierto hace un siglo y su órbita cabeza, y por lo general de una geno, el oxígeno, el nitrógeno cola o cabellera. El núcleo es alrededor del Sol se desplaza y el azufre. entre las de Marte y Júpiter. Su una especie de gran iceberg celeste formado por agua en Si los cometas pasan muy apariencia física es una gran estado sólido, mezclada con cercanos al Sol comienzan a esfera con un brillante núcleo hielo carbónico (CO y CO2). sublimar, dado que los hielos en su centro ¡Es todo un Los núcleos de los cometas de agua y carbono pasan espectáculo en el cielo! son muy oscuros, casi negros, directamente del estado sólido sin embargo, se ven brillantes al gaseoso. Cuando esto Fuente: La Tercera, por efecto de la nieve y el ocurre, unos géiseres de vapor sección Tendencias, 31 de octubre hielo que constituyen su revientan su corteza de hielo, de 2007, pág. 42. Adaptación. Responde en tu cuaderno 1. ¿Qué es un cometa y cómo está constituido? 2. ¿De dónde proviene la luz que desprenden los cometas? 3. ¿Qué tipo de cambios experimenta la materia de un cometa: físicos o químicos? Fundamenta. 4. ¿Qué llama la atención del cometa P17/Holmes? 108 Unidad 3
  • 110. U3 6/7/10 La materia 16:45 Es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Página 109 Composición Transformaciones de la materia de la materia Átomos Moléculas Cambios físicos Cambios químicos Unidades básicas que Agrupación de dos o - Transformaciones que - Transformaciones en constituyen la materia más átomos iguales o sufre la materia sin que las que se altera la diferentes. se altere su composición. composición de la materia. - La mayoría son reversibles. - Suelen ser procesos irreversibles. Elementos - No pueden descomponerse en sustancias Reacciones químicas más simples. Son procesos en que - Se representan mediante símbolos químicos. sustancias iniciales o - Existen elementos que tienen gran importancia reactantes se transforman, para nuestra vida. Los elementos más bajo determinadas abundantes en la corteza terrestre son el condiciones, en productos. oxígeno y el silicio y en el cuerpo humano, el oxígeno y el carbono. Resumiendo Compuestos Reacciones de la vida cotidiana Ley de conservación - Pueden descomponerse en sustancias más simples. de la masa - Constituidos por dos o más elementos diferentes, En la naturaleza ocurre una gran diversidad de En toda reacción con composición definida (fórmula química). química la masa de los - Se producen en un cambio químico. reacciones químicas, como la fotosíntesis, la reactantes es igual a la - Entre los compuestos más importantes para la masa de los productos. vida están el agua y el dióxido de carbono. respiración celular, la combustión, corrosión yTransformaciones de la materia UNIDAD descomposición. 3109
  • 111. U3 6/7/10 16:45 Página 110 Responde nuevamente la actividad Demuestro lo que sé..., de la página 79 para que evalúes lo que has avanzado. 1. De las siguientes palabras, ¿cuáles representan materia? Escríbelas en tu cuaderno. Vaso Alegría Agua Nieve Niño Nube Tristeza Humo 2. Observa las siguientes fotografías y luego responde en tu cuaderno. A B C D El hielo se derrite. Un papel se quema La greda se moldea Una llave de hierro al encenderlo. de varias formas. se oxida. a. ¿En cuál(es) de las situaciones ocurre un cambio reversible? b. ¿En cuál(es) de las situaciones ocurre un cambio irreversible? Compara tus respuestas con las iniciales, ¿han cambiado o se han mantenido igual? Indica cuáles cambiaron y cuáles no. Ahora profundiza tus respuestas. 3. Explica por qué la evaporación del agua es un cambio físico. ¿Cambia la composición del agua líquida al pasar a vapor? 4. Explica por qué la oxidación del hierro, del que está hecha la llave, es un cambio químico. ¿Se producen sustancias nuevas?, ¿cuáles? 5. Completa en tu cuaderno el siguiente cuadro: Combustión del papel Oxidación del hierro (clavo) Sustancias iniciales (reactantes) Papel+oxígeno erno cuad en tu Óxido de hierro Sustancias finales (productos) Copia 110 Unidad 3
  • 112. U3 6/7/10 16:45 Página 111 UNIDAD 3 Mapa conceptual Anota los siguientes conceptos en tu cuaderno y realiza con ellos un mapa conceptual. Puedes agregar otros, si lo requieres. Materia Átomos Tabla periódica Moléculas Elementos Compuestos Macromoléculas Reacciones Cambios químicos Cambios físicos Fotosíntesis químicas Ley de conservación Combustión Corrosión Putrefacción de la masa ¿Qué haces tú? Una de las cualidades que distinguen a un buen científico es su perseverancia en la búsqueda de explicaciones a los fenómenos que ocurren en la naturaleza. Todos los avances científicos y tecnológicos actuales han sido producto de un largo camino de esfuerzo, dedicación y trabajo en equipo, de muchos hombres y mujeres a lo largo de la historia. Depende de la disposición de los investigadores de hoy y del futuro que el conocimiento científico siga avanzando. Evalúa tus actitudes Copia las siguientes preguntas en tu cuaderno para que evalúes si tienes o no una actitud positiva frente al trabajo científico. Responde Sí o No a cada pregunta. 1. ¿Siento curiosidad por entender los fenómenos naturales? 2. ¿Busco explicaciones a los fenómenos que observo? 3. ¿Me gusta comprobar las explicaciones que se me ocurren? 4. ¿Sigo una secuencia de pasos para investigar algo desconocido? 5. ¿Reconsidero mis ideas si alguien me demuestra lo contrario? 6. ¿Leo artículos de temas científicos? Lee los aspectos en que respondiste No y plantea una forma de trabajo para informarte más sobre investigaciones científicas. Transformaciones de la materia 111
  • 113. U3 6/7/10 16:45 Página 112 ¿Qué aprendiste? I. Lee detenidamente cada pregunta y responde en tu cuaderno cuál es la alternativa correcta. 1. ¿Cuál es la unidad estructural básica de 4. La siguiente tabla muestra la corrosión la materia? (signo +) observada en diferentes A. Elemento. metales. ¿Qué se puede deducir de esta B. Átomo. información? C. Molécula. Día Metal A Metal B Metal C D. Compuesto. 1 0 ++ 0 2. El sodio (Na) es un metal tóxico y reactivo, 2 0 +++ + el cloro (Cl) es un gas verde y venenoso, 3 + ++++ ++ sin embargo, la unión de ambos átomos permite obtener un producto comestible A. El metal A se corroe más rápido. que es la sal común (NaCl). ¿Qué se puede B. El metal B se corroe más rápido. concluir con esta información? C. Todos los metales se corroen a igual ritmo. A. Las propiedades de un compuesto son D. Todas las anteriores son correctas. distintas a las propiedades de sus elementos constituyentes. 5. Si se aplica la ley de conservación de la B. La combinación de sodio y cloro es un masa a las reacciones químicas, se puede cambio físico. deducir: C. Se forma un nuevo tipo de átomo, por ello, la sal es comestible. A. la cantidad de masa que se necesita D. Siempre que se unen átomos para una reacción química. peligrosos, se obtienen átomos B. la masa total de los reactantes, no peligrosos. conociendo la masa total de los productos. 3. ¿Cuál de las siguientes situaciones C. la rapidez con la que reaccionan los correspondería a un cambio químico? reactantes. D. la masa de uno de los productos de la A. Un metal es golpeado hasta quedar reacción química. como una delgada lámina. B. Un trozo de manteca es calentado 6. ¿Cuál de los siguientes cambios es físico? hasta pasar al estado líquido. C. Una porción de tiza es molida hasta A. Quemar un papel. quedar un polvo muy fino. B. Encender alcohol. D. Una astilla se quema hasta quedar en C. Verter jugo de limón sobre leche. cenizas. D. Calentar esperma de vela. 112 Unidad 3
  • 114. U3 6/7/10 16:45 Página 113 UNIDAD 3 II. Dibuja la imagen en tu cuaderno y relaciónala con los conceptos. A B C D Moléculas Átomos Elemento Compuesto III. Observa las tablas de la página 90 y responde en tu cuaderno. 1. ¿Son los mismos elementos químicos los más abundantes en la Tierra y en el cuerpo humano? Explica por qué. 2. ¿En qué compuestos se encuentran principalmente los elementos Si, Al y O: en minerales o en proteínas? 3. ¿En qué compuestos se encuentran principalmente los elementos C, H y O: en minerales o en proteínas? IV. Analiza la siguiente situación y responde en tu cuaderno. 1 2 Azufre (S) Hierro (Fe) La mezcla de Fe-S se Si la mezcla Fe-S se puede separar mediante calienta, se obtiene un un imán. sólido gris. 1. ¿Qué tipo de materia son el azufre y el hierro: elementos o compuestos químicos?; ¿por qué? 2. Señala tres características de cada uno de estos sólidos. 3. ¿Ocurre un cambio químico en la situación 1?, ¿por qué?; ¿en qué te fijas para responder sí o no? 4. ¿Ocurre un cambio físico en la situación 2?, ¿por qué?; ¿en qué te fijas para responder sí o no? 5. Si acercaras un imán al sólido gris formado en la situación 2, ¿podrías separar el hierro? Explica el porqué. V. Lee la siguiente información y responde las preguntas en tu cuaderno. “Tres estudiantes hacen un experimento para demostrar la ley de conservación de la masa: agregan una masa conocida de bicarbonato a un vaso con agua, también de masa conocida; durante la reacción observan un burbujeo; finalizada la reacción, comparan la masa de los reactantes con la de los productos, advirtiendo que la masa de los productos es menor que la de los reactantes”. 1. Explica por qué pudo haberse producido este resultado. 2. ¿En este experimento se cumple la ley de conservación de la masa? Explica. Transformaciones de la materia 113
  • 115. U4 6/7/10 16:46 Página 114 U NIDAD 4 FUERZA Y MOVIMIENTO Navegaremos por... • Un mundo lleno de fuerzas • Tipos de fuerzas en la naturaleza • Movimientos que se repiten Fotobanco C ONVERSEMOS El básquetbol es un deporte en que los jugadores botean y lanzan la pelota de uno a otro para finalmente encestarla en el aro y anotar puntos para su equipo. Al lanzar la pelota, los jugadores tienen que ejercer fuerza con su cuerpo. ¿De qué manera actúa esta fuerza sobre la pelota? 114 Unidad 4
  • 116. U4 6/7/10 16:47 Página 115 En esta unidad aprenderás a… Distinguir diferentes tipos de fuerzas. Comprender que sobre un cuerpo pueden actuar diferentes fuerzas simultáneamente. Describir los efectos de la fuerza gravitatoria sobre cuerpos en la superficie de la Tierra y sobre los movimientos de satélites y planetas. Conocer y describir las características de los movimientos periódicos. Demuestro lo que sé… 1. Observa las siguientes fotografías y luego responde en tu cuaderno. La bola se desliza por el suelo hasta derribar El agua cae en una cascada. los palitroques. Un imán atrae los clips. La pelota llega al arco. a. ¿Qué fuerzas identificas en cada situación? b. ¿En qué situaciones se ejerce fuerza por contacto? c. ¿En qué situaciones se ejerce fuerza a distancia? Fuerza y movimiento 115
  • 117. U4 6/7/10 16:47 Página 116 Red de conceptos En esta unidad estudiarás conceptos relacionados con las fuerzas que te ayudarán a comprender fenómenos naturales que ocurren constantemente a nuestro alrededor. FUERZAS seactúan aplican su efecto provoca se aplican Cambios en el Por contacto A distancia Deformación Por contacto movimiento como un ejemplo es un tipo de movimiento puede ser Fuerza de Fuerza Acción Fuerza de roce normal muscular gravedad Periódico el cual posee Período Frecuencia Amplitud ¿Qué piensas tú? Desde hace más de 50 años el ser humano ha implementado y perfeccionado el uso de satélites artificiales que orbitan alrededor de nuestro planeta. Para que estos instrumentos salgan de la atmósfera y lleguen al espacio deben vencer la fuerza de gravedad ejercida por la Tierra, para lo que deben alcanzar una gran rapidez. Los satélites han permitido obtener diversa información de nuestro planeta, como geológica, geográfica, climática, entre otras, y también han contribuido al avance tecnológico, desarrollando redes de comunicación, como internet, permitiendo incluso viajar virtualmente por el mundo entero y conocer exactamente la ubicación de una persona, a través del uso de GPS. Comenta con tu curso: ¿Por qué es importante disponer de la información que entregan los satélites? ¿De qué manera la incorporación de los satélites ha beneficiado la comunicación entre las personas? ¿Qué te parece que hoy en día sea posible ubicar, desde tu computador, la posición exacta de una persona en cualquier lugar del mundo con el uso de un GPS? 116 Unidad 4
  • 118. U4 6/7/10 16:47 Página 117 UNIDAD 4 DESAFÍO inicial ¿Qué necesita un cuerpo para empezar a moverse? En todas las actividades que realizas están involucradas fuerzas. Por ejemplo, lo que ocurre al lanzar un objeto que luego recorre una cierta distancia y termina por detenerse. Antes de comenzar el estudio de las fuerzas, te invitamos a que realices la siguiente experiencia. Junto con 2 ó 3 compañeros o compañeras consigan los siguientes materiales: un elástico común, un autito de juguete, una regla, un trozo de cartón de caja grande y pinchos o chinches. Estiren el elástico 20 centímetros y fíjenlo desde sus extremos al cartón, usando los chinches. Pongan el autito de juguete al centro del elástico y sujetándolo con la mano empújenlo en contra de este, de modo que el centro del elástico se deforme 1 centímetro. Luego suéltenlo. 1. ¿Qué necesitó el autito de juguete para comenzar a deslizarse? 2. ¿Aplicaste alguna fuerza para que el autito se moviera? Explica. 3. ¿Qué distancia recorrió el autito? Anoten el valor medido en sus cuadernos. 4. ¿Qué ocurriría si estiran el elástico más de 1 cm? Expliquen. 5. Comprueben sus predicciones ensayando para diferentes deformaciones centrales del elástico mayores a 1 cm. Registren los valores obtenidos para cada nueva deformación central del elástico. 6. ¿Qué sucedería si se repitiera la misma experiencia sobre tierra o pasto? Expliquen. 7. Comprueben sus predicciones soltando el autito sobre las diversas superficies elegidas por ustedes. Registren los valores obtenidos en cada caso. 8. ¿De qué factores depende la distancia que recorre el autito de juguete? Fuerza y movimiento 117
  • 119. U4 6/7/10 16:47 Página 118 GLOSARIO 1. UN MUNDO LLENO DE FUERZAS Cuerpo: cualquier Observa las siguientes imágenes: objeto en estado sólido. Newton: el newton se define como la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto cuya masa es de 1 kg. En la Tierra 1 kg de masa es atraído por el planeta con una fuerza de 9,81 N. ¿Qué hace que el paracaidista caiga hasta alcanzar la tierra?, ¿por qué la bola se mueve por la mesa de billar? Todos los cuerpos, y en general toda la materia que te rodea, interactúan entre sí mediante acciones denominadas fuerzas. Una fuerza es la acción que ejerce un cuerpo sobre otro. Por ejemplo, al empujar o levantar un objeto e incluso al mantener un cuerpo en reposo actúan fuerzas. Todas las fuerzas existentes tienen algunas características comunes: Son interacciones entre dos o más cuerpos. Siempre actúan en pares; por ejemplo, si empujas una muralla con tu mano le aplicas una fuerza, pero al mismo tiempo la muralla ejerce una fuerza sobre tu mano. Producen efectos sobre los cuerpos. Las fuerzas son responsables que un Las fuerzas se miden cuerpo comience a moverse, deje de moverse, vaya más rápido o más lento, mediante un instrumento cambie de dirección o se deforme. llamado dinamómetro y el Entregan o extraen energía de un cuerpo. Por ejemplo, para desplazar una caja valor de su intensidad se expresa en una unidad detenida sobre el suelo es necesario entregarle energía, para ello se le debe denominada newton (N). empujar aplicándole una fuerza. 118 Unidad 4
  • 120. U4 6/7/10 16:47 Página 119 UNIDAD 4 Características de las fuerzas Si quisieras cambiar de posición una mesa, ¿cómo sería la fuerza que tienes que aplicar?, ¿hacia dónde tendrías que aplicar la fuerza?, ¿cuál sería el sentido de la fuerza? El efecto que una fuerza produce sobre un objeto depende de la intensidad, dirección y sentido en que se aplique. Intensidad o tamaño Las fuerzas se representan gráficamente mediante flechas llamadas vectores. Para denotar una fuerza se usa el símbolo F y siempre se le dibuja desde el centro del cuerpo que Dirección Sentido recibe su acción. Intensidad de una Dirección de una Sentido de una fuerza: fuerza: fuerza: Corresponde a la magnitud de Indica la orientación o posición Indica hacia dónde se aplica la la fuerza. Gráficamente, se del vector respecto a un eje. fuerza, está representado por la representa por la longitud de la flecha o punta del vector. flecha. F1 = 5 N F2 = 10 N F1 = 10 N F2 = 10 N F1 = 10 N F2 = 10 N F1 F2 F1 F2 F1 F2 ¿Qué vector representa una ¿Qué vector representa una ¿Qué vector representa un fuerza más intensa? dirección vertical? sentido ascendente? Dos fuerzas son iguales si tienen la misma intensidad, dirección y sentido. Estas son representadas por dos vectores iguales. Dos fuerzas son diferentes si cualquiera de estas tres características es distinta. F1 = 10 N F2 = 10 N F1 = F2 Fuerza y movimiento 119
  • 121. U4 6/7/10 16:47 Página 120 Sumando fuerzas Constantemente, todos los cuerpos están sometidos a los efectos de las fuerzas, aunque no se perciba. Con frecuencia actúan dos o más fuerzas sobre un mismo objeto en forma simultánea. ¿Cómo crees tú que se puede determinar el efecto total de las fuerzas que actúan sobre un objeto? Si colocas 30 cm3 de agua en una probeta vacía y luego le agregas otros 40 cm3, en tu probeta habrá 70 cm3 de agua. Sin embargo, en el caso de las fuerzas, puede que 30 N más 40 N no sean 70 N. Esto sucede porque la fuerza es un vector, es decir, no solo posee intensidad sino que además tiene una dirección y un sentido. La suma de dos o más fuerzas es también una fuerza y se llama fuerza resultante (FR). Fuerzas con igual dirección e igual sentido. F1 = 30 N = FR = 70 N F 2 = 40 N Si ambas fuerzas tienen la misma dirección y sentido, sus efectos se suman. La fuerza resultante tendrá la misma dirección y sentido. Su intensidad será la suma de la intensidad de ambas fuerzas. Fuerzas con igual dirección y sentidos contrarios. Igual dirección y el mismo sentido. = FR = 10 N F1 = 30 N F 2 = 40 N Si las fuerzas tienen sentidos opuestos, sus efectos se restan. La fuerza resultante tendrá la misma dirección de ambas fuerzas y su sentido será el de la fuerza de mayor intensidad. Su intensidad será igual a la resta de la intensidad de ambas fuerzas. Igual dirección y sentidos contrarios. 120 Unidad 4
  • 122. U4 6/7/10 16:47 Página 121 UNIDAD 4 Comprende 1. Observa los siguientes vectores. Escribe y completa en tu cuaderno las frases. A B C D a. Los vectores A y B representan fuerzas con igual magnitud y _______________, pero diferente ________________. b. Los vectores A y D representan fuerzas con igual _________________, pero diferente sentido, y _________________. c. Los vectores A y C representan fuerzas con igual __________________ y dirección, pero diferente _________________. 2. Dibuja en tu cuaderno los vectores que representen la situación descrita. a. Dos fuerzas con el mismo sentido y dirección, pero en una de ellas la magnitud mide 10 N y en la otra 40 N. 3. Para ampliar lo que ya sabes sobre el dinamómetro, lee la siguiente información, luego observa la imagen y responde. El dinamómetro es un instrumento que permite medir la magnitud de una fuerza (corresponde a la intensidad de una fuerza). La mayoría funciona Resorte del gracias a un resorte o espiral que tiene en el dinamómetro interior, el que puede alargarse cuando se aplica una fuerza sobre él. Una aguja o indicador muestra la fuerza que se realiza. Su unidad de medida es el newton, que se abrevia N y debe su nombre al gran físico Isaac Newton. a. ¿Qué fuerza se está aplicando sobre el dinamómetro? b. ¿Crees que se podría sustituir el resorte de un Lectura del Cuerpo dinamómetro por una banda de goma? Explica. dinamómetro c. ¿Qué ocurriría si se sustituyera el cuerpo de la fotografía, por otro de mayor masa? d. ¿Qué ocurriría si se sustituyera el cuerpo de la fotografía, por otro de menor masa? e. ¿Cuál es la dirección, el sentido y la magnitud de la fuerza que se está midiendo? Fuerza y movimiento 121
  • 123. U4 6/7/10 16:47 Página 122 Fuerzas en equilibrio En el caso de dos fuerzas con igual dirección y sentidos contrarios, ¿qué sucede si los valores de F1 y F2 son iguales? FR = F1 – F2 = 0 Cuando sumamos dos fuerzas con la misma dirección, igual intensidad y distintos sentidos, la fuerza resultante es nula. Las fuerzas que ambos equipos ejercen entre sí se F1 F2 encuentran equilibradas, por lo que ambos permanecen quietos, sin moverse. ¿Qué sucede con la fuerza resultante cuando un equipo comienza a arrastrar al otro? Las fuerzas también pueden equilibrarse cuando un cuerpo se encuentra en movimiento. Por ejemplo, tú puedes andar en bicicleta por una calle recta sin cambiar la velocidad, debido a que la fuerza resultante actuando sobre tu bicicleta es cero. Es por ello que puedes mantener el mismo movimiento de tu bicicleta sin cambiarlo. Si las fuerzas actuando sobre un cuerpo están equilibradas, entonces el cuerpo puede estar en reposo o moviéndose a velocidad constante (en línea recta, sin cambiar su rapidez). Conociendo más En 1687 Isaac Newton planteó tres principios o leyes referentes al movimiento de los cuerpos. La primera ley o Ley de inercia dice que en la ausencia de fuerzas exteriores, todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme (si el cuerpo se encontraba en movimiento), entonces: si el cuerpo se encuentra en reposo, continuará en reposo; si este se mueve, continuará moviéndose con rapidez constante y en línea recta. 122 Unidad 4
  • 124. U4 6/7/10 16:47 Página 123 UNIDAD 4 Fuerzas no equilibradas El libro que se encuentra sobre una mesa está en un estado de reposo, ya que las fuerzas que se ejercen se encuentran en equilibrio. Para poder levantar este libro de la mesa debes aplicar con tu mano una fuerza que rompa el equilibrio existente. Cuando las fuerzas no están equilibradas, producen diferentes efectos en los cuerpos sobre los que actúan. Uno de ellos es el cambio de forma. Otro efecto es cambiar el estado de movimiento de los cuerpos, esto puede manifestarse en un cambio de rapidez (ir más rápido, más lento, detenerse o empezar a moverse) tal como sucede cuando un conductor aplica los frenos de su vehículo en movimiento o en un cambio de dirección, cuando gira el manubrio del vehículo para dar una vuelta. Tabla N° 1: Efectos de una fuerza sobre cuerpos en reposo. Cuando un futbolista golpea un balón detenido, Fuerzas sobre un objeto en reposo Efecto produce un desequilibrio en las fuerzas que actúan sobre él colocándolo en El objeto permanece detenido. movimiento. Cuando el arquero atrapa la pelota también desequilibra las El objeto se pone en movimiento hacia fuerzas al detenerla. la derecha. El objeto se pone en movimiento hacia la izquierda. Fuente: Archivo Editorial. Fuerza y movimiento 123
  • 125. U4 6/7/10 16:47 Página 124 INTERPRETANDO un experimento EFECTOS EN UN CUERPO SOMETIDO A UNA FUERZA Observación Las fuerzas pueden producir dos clases de efectos en los cuerpos y sobre los que actúan: cambios en su movimiento y deformaciones, a veces perceptibles, otras veces no. Problema científico ¿Qué relación existe entre la fuerza aplicada a un cuerpo y la deformación que este experimenta? Hipótesis Algunos cuerpos se deforman de manera proporcional a la fuerza aplicada. Método experimental a. Se colgó verticalmente un resorte, sujetándolo desde su extremo superior. La longitud natural del resorte es de 100 mm. b. En el extremo inferior del resorte se coloca un cuerpo de masa conocida, el cual ejerce una fuerza sobre el resorte que hace que este se estire. Se mide la nueva longitud que adquiere el resorte. c. Se aplica más fuerza al resorte, agregándole sucesivamente más cuerpos, midiendo, para cada masa agregada, la nueva longitud del resorte. Resultados Masa (kg) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Fuerza 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 aplicada (N) Longitud del 100 102 107 109 113 114 119 122 123 127 resorte (mm) Deformación del 0 2 7 9 13 14 19 22 23 27 resorte (mm) Análisis experimental 1. Con los datos de la tabla, ¿qué crees que sucedió con el resorte a medida que se aplicó fuerza sobre él? 2. Construye un gráfico representando la fuerza aplicada en el eje horizontal y la deformación producida por ella en el eje vertical. 3. Si la fuerza se incrementa de forma constante, ¿ocurre lo mismo con la deformación del resorte? 4. ¿Qué deformación experimentará el resorte si se le aplica una fuerza de 38 N? 5. ¿Qué fuerza debería aplicarse al resorte para que se deformara 22 mm? 6. Justifica esta afirmación: “La deformación de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre él.” 124 Unidad 4
  • 126. U4 6/7/10 16:47 Página 125 UNIDAD 4 Evaluando lo aprendido (N) 1. Observa el vector fuerza representado 4 a continuación y luego responde: 3 2 1 0 0 1 2 3 4 (N) a. Indica cuál es su dirección, sentido e intensidad. b. Para la dirección de la fuerza representada, ¿cuántos sentidos podrían darse? c. Dibuja una fuerza de 3 N, horizontal y con sentido hacia la izquierda y otra de 4 N con la misma dirección y sentido hacia la derecha. 2. Copia las siguientes figuras y luego responde en tu cuaderno. 100 N 80 N 72 N 4N A. B. C. 4N 4N 78 N 9N a. ¿En qué situación(es) las fuerzas se encuentran equilibradas? Explica. b. ¿En qué situación(es) las fuerzas no están equilibradas? Explica. c. Indica en qué situación(es) el cuerpo se encuentra en movimiento y señala la dirección que tendría este. d. A partir de las figuras, ¿se puede determinar el sentido del movimiento? Explica. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Si desarrollaste correctamente la actividad 1, ¡muy bien! Si cometiste algún error, revisa nuevamente el contenido de las páginas 118 y 119. Si lograste calcular y dibujar las fuerzas resultantes de la actividad 2, ¡excelente! De lo contrario, repasa las páginas 120-122 y 123. Fuerza y movimiento 125
  • 127. U4 6/7/10 16:47 Página 126 2. TIPOS DE FUERZAS EN LA NATURALEZA Cualquiera sea la naturaleza de la fuerza que actúe sobre un cuerpo, esta puede ser clasificada de acuerdo a la forma en que es aplicada sobre otro cuerpo. Según esto, las fuerzas se clasifican en dos tipos: por contacto y a distancia. Observa las fotografías: ¿qué tipo de fuerzas crees que se está ejerciendo en cada caso? Cada vez que dos cuerpos interactúan de modo que parte de sus superficies están juntas, se dice que se ejercen fuerzas por contacto. Por ejemplo, cuando aplicas una fuerza con tu mano para poder abrir una puerta. Si tomas una moneda con tu mano y la sueltas, esta caerá en línea recta verticalmente hacia el suelo. Pero ¿por qué cae si no hay ningún cuerpo en contacto directo sobre ella que la empuje hacia el suelo? La moneda caerá, es decir, cambiará su estado de reposo al de movimiento, debido a la acción de una fuerza denominada fuerza de gravedad. Esta fuerza, al igual que la fuerza magnética y la fuerza eléctrica, pertenece a otro tipo de fuerzas denominadas La fuerza magnética con fuerzas a distancia. Las fuerzas a distancia se producen cuando dos cuerpos que un imán atrae a un interactúan el uno sobre el otro sin que exista ningún contacto entre ellos. conjunto de clavos corresponde a una fuerza a distancia, ya que cada Conociendo más clavo es atraído por el En la actualidad, las interacciones o fuerzas existentes en la naturaleza se imán a pesar de no existir contacto entre ellos. clasifican en cuatro: interacciones fuertes (al interior del núcleo de los átomos), interacciones débiles (entre otros fenómenos son responsables de la radiactividad), interacciones electromagnéticas (afectan a los cuerpos eléctricamente cargados) e interacciones gravitacionales (atracción que una masa ejerce sobre otra, y afecta a todos los cuerpos). Las menos intensas de ellas y a la vez las de mayor alcance son las fuerzas gravitacionales, mientras que las interacciones nucleares fuertes son las de menor alcance pero las más intensas. 126 Unidad 4
  • 128. U4 6/7/10 16:47 Página 127 UNIDAD 4 La fuerza peso Cuando lanzas con tus manos una pelota hacia arriba, esta siempre vuelve a caer, sin importar cuán fuerte la lances. ¿A qué se debe esto? ¿Qué es lo que produce la caída de la pelota? Como sabemos, una fuerza tiene como efecto cambiar el estado de movimiento de un cuerpo, por lo que la caída de la pelota se debe a una fuerza. Pero ¿cuál es el cuerpo que ejerce la fuerza? En este caso, el cuerpo que ejerce la fuerza sobre la pelota haciéndola caer, es la Tierra. ¿Ocurrirá lo mismo con otros cuerpos al ser lanzados hacia arriba? Nuestro planeta ejerce una fuerza sobre todos los cuerpos que están en su superficie, atrayéndolos. Esta fuerza se conoce con el nombre de peso (corresponde a la fuerza de gravedad en la superficie del planeta). El peso, al igual que todas las fuerzas, puede ser representado mediante un vector. Este vector tiene una dirección vertical al lugar donde se encuentra el cuerpo, y su sentido apunta siempre hacia el centro de la Tierra. Peso El peso está dirigido hacia el centro de la Tierra. ¿Qué ocurriría con la pelota que el niño lanza Conversemos hacia arriba, si no existiera Todos los días cargas un gran peso trasladando tu mochila y, en la fuerza de gravedad? ocasiones, lo haces usando un solo hombro, transformándose en una costumbre. De esta forma, sin darte cuenta, estás perjudicando los huesos y músculos de tu espalda, llegando incluso a deformar tu columna vertebral. ¿Qué acciones podrías realizar para mejorar este hábito?, ¿qué otras acciones podrías realizar para cuidar los músculos y huesos de tu espalda, por ejemplo, al estar sentado en clases? Fuerza y movimiento 127
  • 129. U4 6/7/10 16:47 Página 128 GLOSARIO ¿De qué depende el peso de un cuerpo? Masa: es la cantidad ¿Qué crees que resulta más fácil, levantar una pelota de fútbol o una pelotita de de materia que tiene plumavit? un cuerpo y se mide con una balanza. Ciertamente es más fácil levantar una pelotita de plumavit, debido a que el peso de esta es menor que el peso de la pelota de fútbol. Esto quiere decir que la fuerza con que la Tierra atrae a la pelota de fútbol, es mayor que la fuerza con que atrae a la de plumavit. ¿Cuál es la diferencia entre peso y masa? Si bien masa y peso son conceptos muy diferentes, se encuentran relacionados entre sí. El peso depende simultáneamente de la masa que posea el cuerpo y del lugar del universo en el que este se encuentre. De esta manera, masa y peso se vinculan a través de la relación: Peso (N) = masa (kg) x aceleración de gravedad (N/kg) La masa de un cuerpo no cambiará aunque este sea llevado a otros lugares del universo. El peso, en cambio, corresponde a la fuerza con que la Tierra (u otro planeta o cuerpo celeste) atrae, en la superficie o cerca de ella, a dicho cuerpo hacia su centro. Por ejemplo, si la masa de un cuaderno aquí en la Tierra es de 1 kilogramo; su peso es de unos 10 N. Esto se debe a que la aceleración de gravedad en la superficie de la Tierra es aproximadamente 10 m/s2. ¿Cómo será la masa y el peso del mismo cuaderno en la Luna? Analiza 1. Observa el siguiente esquema y luego responde, dibujando la opción correcta en tu cuaderno. a. Si la persona situada en 1 se traslada al punto 2 y se mantiene de pie, ¿cuál es la forma correcta de representar su nueva posición? 1 a) b) c) 2 b. Si la masa de la persona es 58 kg, ¿cuál es su peso en la Tierra?, ¿qué representa este valor? 128 Unidad 4
  • 130. U4 6/7/10 16:47 Página 129 UNIDAD 4 Fuerza de gravedad En 1687, Isaac Newton enunció la ley de gravitación universal, que explica el movimiento de los astros en el universo y muchos otros fenómenos. Newton comprobó que la fuerza que atraía a una manzana hacia el suelo era la misma que mantenía a la Luna orbitando en torno a la Tierra. Según esta ley, todos los cuerpos con masa en el universo se atraen unos a otros mediante la fuerza de gravedad. La intensidad de esta fuerza depende de dos factores: la masa de los objetos y la distancia entre ellos. La ley de gravitación universal se expresa a través de la siguiente fórmula matemática: Para poder iniciar su viaje G · m1 · m2 al espacio exterior, los F= d2 motores de los cohetes deben proporcionar una G es la constante de gravitación universal, es un valor que no cambia en ninguna fuerza que permita vencer la acción de la fuerza de parte del Universo. Por lo tanto, la fuerza de gravedad (F) es mayor cuando el gravedad ejercida por la producto de las masas de los cuerpos que interactúan aumenta y disminuye Tierra. cuando la distancia que separa ambos cuerpos es mayor. F F m1 m2 d La masa de dos cuerpos cualesquiera del Universo se atraen con una fuerza que disminuye con la distancia. Mientras mayor sea la masa de los cuerpos y más cerca se encuentren el uno del F otro, más intensa será la fuerza gravitacional entre ellos. En el caso de nuestro paneta, la fuerza de gravedad apunta hacia F el centro de la Tierra, por lo cual atrae los cuerpos hacia la superficie terrestre y actúa a distancia; por esta razón, es experimentada no solo en cualquier lugar de nuestro planeta, sino que también lejos de él. Fuerza y movimiento 129
  • 131. U4 6/7/10 16:47 Página 130 Conéctate Gravedad en el espacio Ingresa a la página Las millones de estrellas contenidas en nuestra http://ciencia.nasa. galaxia interactúan entre sí mediante fuerzas gov/headlines/y200 gravitacionales. Si bien las estrellas y galaxias se 1/ast02aug_1.htm encuentran muy alejadas unas de otras, la fuerza de En ella encontrarás gravedad que cada una de estas estructuras ejerce un artículo titulado sobre las otras es grande ya que sus masas también “La gravedad duele, lo son. pero hace bien”. Lee la información y haz La fuerza de gravedad es responsable de los un resumen. movimientos que se observan en el universo, como el movimiento de los planetas alrededor del Sol y la órbita de la Luna alrededor de la Tierra. También permite que cientos de satélites artificiales estén, en este mismo momento, orbitando nuestro planeta. La Luna gira alrededor de nuestro planeta empleando aproximadamente 28 días en cada vuelta. Si atas una pelota a una cuerda y comienzas a hacerla girar circularmente sobre tu cabeza, lo que sucederá es que la pelota se ve sometida a una fuerza dirigida hacia el centro del círculo y es la que le permite cambiar de dirección en cada instante. Sobre la mano se experimenta una fuerza de igual magnitud pero de sentido opuesto a la de la pelota. Si imaginas que tu mano es la Tierra y la pelota es la Luna, la tensión que ejerce el hilo sería como la fuerza de gravedad que determina la órbita lunar. Conociendo más La fuerza de gravedad tiene gran influencia en la formación de estrellas a partir de las nubes interestelares y también es responsable de los agujeros negros. Estos son cuerpos pequeños pero dotados de una masa extraordinariamente grande, por lo que ejercen una fuerza de gravedad muy intensa sobre cualquier objeto colocado en su vecindad, atrayéndolo hacia sí e impidiendo que este pueda escapar. De la fuerza de gravedad ejercida por un agujero negro no puede escapar ni siquiera la luz. 130 Unidad 4
  • 132. U4 6/7/10 16:47 Página 131 UNIDAD 4 Trabaja con la información 1. Observa y analiza la siguiente tabla de datos relativos a los planetas de nuestro sistema solar. Luego, responde en tu cuaderno las preguntas planteadas (los valores son aproximaciones a sus valores reales). Aceleración de gravedad (g) en la superficie Planeta Masa del planeta (kg) del planeta (m/s2) Mercurio 3 x 1023 4 Venus 49 x 1023 9 Tierra 60 x 1023 10 Marte 6 x 1023 4 Júpiter 19.000 x 1023 26 Saturno 5.700 x 1023 10 Urano 870 x 1023 8 Neptuno 1.030 x 1023 12 Fuente: Archivo Editorial. a. En un papel milimetrado, construye un gráfico de barras que permita comparar la aceleración de gravedad (g) en los planetas, luego pégalo en tu cuaderno. b. ¿Cuál de los planetas es el más similar a la Tierra en masa y aceleración de gravedad (g)? Justifica. c. ¿En cuál de los planetas el peso de 1 kg de harina será el mismo que en la Tierra? 2. Observa el siguiente esquema, que es una representación a escala de cuerpos en el espacio. Luego responde en tu cuaderno. B C A m2 m3 m1 m1 = 3.000 kg 3m1 = m2 = m3 100 m 50 m Considerando los valores de masa y distancia entre los cuerpos: a. ¿Entre qué cuerpos existe mayor fuerza gravitacional? Explica. b. ¿Entre qué cuerpos existe menor fuerza gravitacional? Explica. Fuerza y movimiento 131
  • 133. U4 6/7/10 16:47 Página 132 La fuerza de roce Observa la siguiente fotografía. ¿Por qué crees que es necesario hacer un esfuerzo para mover las cajas? En las zonas de contacto entre la caja y el suelo, aparece una fuerza que se opone al movimiento, por eso se debe hacer un esfuerzo para vencerla. Esa fuerza se llama fuerza de roce o fricción. La fuerza de roce es responsable de que los cuerpos reduzcan la rapidez con que se mueven y lleguen incluso a detenerse. Fuerza de roce Fuerza de roce rodante Fuerza de roce viscoso deslizante Esta fuerza de roce se presenta Esta es la fuerza de roce Este tipo de roce se presenta cuando un cuerpo, como la existente cuando un cuerpo cuando dos superficies sólidas rueda de un auto o de una sólido se mueve dentro de un se deslizan una sobre la otra. bicicleta, gira sobre el suelo sin fluido, como el agua o el aire. Depende de las sustancias de resbalar. En general, esta fuerza La fuerza de roce viscoso las que están hechos los objetos es menor que la de roce aumenta al crecer la velocidad que se ponen en contacto; deslizante. del movimiento del cuerpo. mientras más rugosas sean las superficies, mayor será la intensidad de la fuerza de roce. Para mover un baúl, es necesario superar la resistencia de la fuerza de roce que se genera entre el Cuando un paracaidista cae al mueble y el suelo. saltar desde su avión, actúa la Muchos muebles tienen ruedas fuerza de roce viscoso que ejerce en su base para facilitar su el aire en contra de su movimiento desplazamiento. de caída. 132 Unidad 4
  • 134. U4 6/7/10 16:47 Página 133 UNIDAD 4 HACIENDO ciencia La fuerza de roce y las superficies PROCESOS CIENTÍFICOS Observación Observación Felipe y Benjamín, mientras jugaban con sus autitos, notaron que al lanzarlos Planteamiento del por un piso de cerámica, estos se desplazaban más que en el cemento. problema Formulación de hipótesis Problema científico Experimentación Recolección de datos ¿Cuál es el efecto de las superficies sobre la fuerza de roce? Análisis de resultados y conclusiones Formulación de hipótesis Mientras más lisa es la superficie por la cual se desliza un objeto, menor será la fuerza de roce, y se desplazará a una mayor distancia aplicando la misma fuerza inicial. Experimentación Junto a tres compañeros o compañeras, consigan: un autito de juguete, un pliego de papel mantequilla, una caja de zapatos, un trozo de cartón, un trozo de alfombra o una bajada de cama, un bloc de dibujo y una huincha de medir. a. Pongan la caja de zapatos en el suelo y apoyen uno de los extremos del bloc en la caja y el otro en el suelo con el cartón hacia arriba, formando un plano inclinado. b. En el suelo y a continuación del bloc, extiendan el papel de mantequilla. En la parte superior del plano inclinado ubiquen el autito y déjenlo caer. Marquen el lugar hasta donde llegó el auto y usando la huincha, midan la distancia alcanzada y registren este valor. c. Repitan este procedimiento remplazando el papel mantequilla por el trozo de alfombra y luego por el trozo de cartón. Recuerden medir y registrar la distancia alcanzada por el auto, en cada caso. Recolección de datos - Hagan una tabla para registrar los valores obtenidos. - Consigan una hoja de papel milimetrado y grafiquen los resultados. Análisis de resultados y conclusiones a. ¿Cuál es la mayor distancia recorrida por el autito?, ¿a qué superficie corresponde? b. ¿Cuál es la menor distancia recorrida por el autito?, ¿a qué superficie corresponde? c. ¿Cómo crees que fue el roce que actuó en cada caso? d. ¿Qué relación existe entre la fuerza de roce y la distancia recorrida en el método experimental utilizado? Fuerza y movimiento 133
  • 135. U4 6/7/10 16:47 Página 134 GLOSARIO La fuerza normal Perpendicualar: Cuando te encuentras de pie, tu peso es una fuerza que se ejerce sobre el suelo, significa que pero, ¿por qué no te mueves en la dirección de esta fuerza? Esto se debe a que tu entre los ejes peso se encuentra en equilibrio con otra fuerza de igual magnitud y dirección, pero o componentes de sentido contrario, esta se llama fuerza normal. Esta fuerza aparece cada vez que (fuerza y superficie) un cuerpo se apoya sobre una superficie y esta es perpendicular a la superficie de se forma un ángulo contacto. Por ejemplo, un televisor apoyado sobre una mesa o un esquiador que de 90º. desciende por la ladera de una montaña experimentan la acción de la fuerza normal. La intensidad de la fuerza normal alcanza su máximo valor cuando la superficie de apoyo es horizontal y disminuye a medida que la superficie se inclina, como en el caso de la ladera de un cerro. Esto se debe a que la fuerza normal depende directamente del ángulo de inclinación de la superficie, así, a medida que el ángulo se acerque a 90º, la fuerza normal disminuye. La fuerza normal es cero si el cuerpo no se encuentra apoyado sobre la superficie. En una superficie horizontal Fuerza normal (figura A) la fuerza normal alcanza su mayor intensidad, en Fuerza normal cambio la intensidad de la fuerza normal disminuye a medida que la superficie es más inclinada (figura B) debido a que ya no tiene la misma Peso dirección del peso. Peso A B Acción muscular Una de las principales características de los animales es su capacidad de moverse y desplazarse. Pero ¿qué es lo que permite el movimiento? El desplazamiento de los seres vivos es posible debido a la presencia de estructuras que les permiten caminar, saltar, correr y aplicar fuerzas sobre otros cuerpos. En nuestro cuerpo, el sistema locomotor el que permite que podamos Nuestro cuerpo actúa como movernos. Los músculos que forman parte del sistema locomotor, al contraerse y una verdadera máquina transformadora de fuerzas. relajarse son capaces de producir una fuerza, lo que se traduce en movimiento o en la deformación de algún cuerpo. 134 Unidad 4
  • 136. U4 6/7/10 16:47 Página 135 UNIDAD 4 Evaluando lo aprendido 1. Para cada caso identifica distintas interacciones y clasifícalas en: “a distancia” o “por contacto”, según corresponda. a. Una lámpara cuelga desde el techo de una habitación. b. Una barra plástica frotada atrae a una esfera de plumavit. c. Una bandera flamea por acción del viento. 2. Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno. Se sabe que la aceleración de gravedad en la Tierra es de 10 m/s2, en Marte de 4 m/s2 y en Urano de 8 m/s2. a. Calcula el peso de un cuerpo de 200 gramos en la superficie de Urano. b. Calcula la masa de un cuerpo si su peso en la superficie de Marte es de 320 N. c. Calcula la masa de un cuerpo al colocarlo en la superficie de Marte si en la Tierra pesa 500 N. 3. Copia en tu cuaderno los siguientes esquemas y responde. 20 km/h 80 km/h a. Para cada esquema dibuja los vectores de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. (Peso, roce, normal y fuerza del motor). b. Identifica qué provoca cada fuerza. c. Si la velocidad de los automóviles es constante, ¿en qué situación es mayor la fuerza de roce? Explica. ¿Cómo estuvo tu trabajo? Si identificaste correctamente las fuerzas de la actividad 1, ¡felicitaciones! De lo contrario, repasa el contenido de la página 126. Si lograste realizar los cálculos en la actividad 2, ¡muy bien! Si no obtuviste los resultados, lee el contenido de las páginas 127-131. Si realizaste bien la actividad 3, ¡excelente! Puedes continuar con el siguiente contenido. Fuerza y movimiento 135
  • 137. U4 6/7/10 16:47 Página 136 3. MOVIMIENTOS QUE SE REPITEN Observa las siguientes fotografías. ¿Crees que el movimiento del columpio y el vuelo de la abeja son parecidos? Vivimos en un mundo lleno de movimientos, pero no todos ocurren de la misma forma. Por ejemplo, el movimiento regular de vaivén realizado por un columpio es muy diferente al movimiento zigzagueante e irregular de una abeja en vuelo. Todos los movimientos que se repiten de manera regular una y otra vez de la misma forma, se denominan movimientos cíclicos. Esto ocurre, por ejemplo, con el movimiento del columpio. En todo movimiento cíclico algo se repite de manera regular, pero no en el mismo tiempo. A esto que se repite con regularidad se le llama ciclo. Si miras con atención el movimiento cíclico efectuado por la rueda de una bicicleta que se mueve con velocidad constante, todos los ciclos de la rueda tendrán la misma duración, ya que esta tardará el mismo tiempo en completar cada vuelta. A todos los movimientos cíclicos que se repiten en intervalos iguales de tiempo se les denomina movimientos periódicos. Pero ¿qué sucede con el ciclo de la rueda de la bicicleta, si esta aumenta su velocidad? 136 Unidad 4
  • 138. U4 6/7/10 16:47 Página 137 UNIDAD 4 Período, frecuencia y amplitud Los movimientos periódicos pueden describirse mediante los conceptos de amplitud, período y frecuencia. Amplitud Se denomina amplitud del movimiento al desplazamiento máximo efectuado por el cuerpo con respecto a la posición en que se encontraba antes de moverse. La amplitud de un movimiento periódico se mide en metros y puede disminuir por efecto de la fuerza de roce. Período En un movimiento periódico la Amplitud duración de cada ciclo es constante y puede ser medida con un cronómetro. Se llama período del El famoso cometa Halley movimiento al tiempo empleado por describe un movimiento un cuerpo en completar un ciclo. El periódico en torno al Sol período puede expresarse en por acción de la fuerza de gravedad. Su período es de diferentes unidades de tiempo, como 76 años. segundos, horas, días o años. Frecuencia Se llama frecuencia del movimiento a la cantidad de ciclos que el cuerpo efectúa en un intervalo de tiempo de 1 segundo. Para calcular la frecuencia de un movimiento periódico, se puede contar cuántos ciclos ocurren en un deter- minado tiempo. Luego la cantidad de ciclos se divide por el tiempo transcurri- do. La frecuencia se expresa en una unidad llamada hertz (Hz). Si un cuerpo tiene una frecuencia de 5 Hz significa que realiza 5 ciclos en un segundo. 1 1 Hz = s Al pulsar las cuerdas de una guitarra se produce un El período y la frecuencia de un movimiento periódico están relacionados de movimiento periódico. ¿Cuál será el período de manera inversa. Es decir, si el período del movimiento se duplica, entonces su dicho movimiento si su frecuencia se reducirá a la mitad; en cambio, si la frecuencia aumenta al triple frecuencia es de 250 Hz? entonces el período disminuirá a la tercera parte. Esto se puede expresar matemáticamente: 1 Período (s) = frecuencia (Hz) Fuerza y movimiento 137
  • 139. U4 6/7/10 16:47 Página 138 Los movimientos periódicos en el espacio Como hemos visto los movimientos de todos los planetas y satélites son consecuencia de la acción de la fuerza de gravedad. Todos los planetas de nuestro sistema solar presentan movimientos periódicos de traslación en torno al Sol, los que quedan determinados por la fuerza de gravedad entre cada planeta y el Sol. Nuestro planeta Tierra se traslada alrededor del Sol con un movimiento periódico, cuya duración es de 365 días y 6 horas aproximadamente. Estas horas se suman y cada cuatro años se agrega un día a febrero. Además de la traslación, la Tierra rota en torno a su eje con un movimiento periódico, cuyo ciclo se repite siempre cada 24 horas, provocando el día y la noche. La Luna presenta movimientos periódicos de rotación y traslación en torno a la Tierra. Ambos movimientos tienen el mismo período, que dura, aproximadamente, 28 días. Por esta razón, desde la Tierra, siempre vemos la misma “cara” de la Luna. Algunos satélites se mueven periódicamente orbitando alrededor de la Tierra, por acción de la fuerza de gravedad, en un período de 24 horas. Por esta razón, desde la Tierra se tiene la impresión de que estos satélites permanecen fijos en el espacio. 138 Unidad 4
  • 140. U4 6/7/10 16:47 Página 139 UNIDAD 4 Evaluando lo aprendido 1. Observa cada una de las siguientes fotografías y responde en tu cuaderno. a. ¿Qué tienen en común los movimientos de las situaciones ilustradas en las fotografías? b. ¿Cuál o cuáles de ellos corresponden a movimientos cíclicos? c. ¿Cuál o cuáles de ellos y bajo qué circunstancias podrían considerarse movimientos periódicos? 2. Lee y analiza cada una de las siguientes situaciones. Luego responde en tu cuaderno: a. ¿Qué sucede con el período de un movimiento si su frecuencia se reduce a la mitad? b. ¿Qué le ocurre a la frecuencia de un movimiento si su período aumenta 4 veces? c. Un atleta da una vuelta completa a una pista circular en 60 segundos. ¿Cuál es su frecuencia? d. Un timbre vibra con una frecuencia de 50 hertz. ¿Cuál es el período de cada oscilación? e. Un motor trabaja realizando 3.500 revoluciones (vueltas) en 1 minuto. ¿Cuál es su frecuencia, expresada en hertz? ¿Cuál es su período, expresado en segundos? ¿Cómo estuvo tu trabajo? Si respondiste correctamente todas las preguntas de la actividad 1, ¡felicitaciones! Si fallaste en alguna, repasa el contenido 3. Si desarrollaste sin problemas la actividad 3, ¡excelente! Si cometiste algún error, repasa el contenido del tema 3. Fuerza y movimiento 139
  • 141. U4 6/7/10 16:47 Página 140 Taller Científico PROCESOS CIENTÍFICOS OSCILACIÓN DE UN PÉNDULO Recolección de datos En toda Observación investigación es necesario recolectar Un grupo de estudiantes, observando datos para poner a dos relojes de péndulo, percibieron prueba las hipótesis. que uno de ellos oscilaba más rápido Los datos son los que el otro y decidieron indagar resultados que se acerca de qué variable cambiaba el obtienen de la período de oscilación. investigación. El péndulo de este reloj realiza un Problema científico movimiento periódico. ¿Qué sucederá con el período de oscilación de un péndulo si la longitud del hilo aumenta y su amplitud permanece constante? Hipótesis Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. a. ¿De qué factores depende el período de oscilación de un péndulo? b. ¿Cómo se relaciona el período de oscilación con la amplitud y con la longitud del péndulo? c. Basándote en la respuesta que diste a la pregunta anterior, plantea una hipótesis para el problema. Experimentación y control de variables Pinza para Formen grupos de 2 ó 3 integrantes y reúnan soporte los siguientes materiales: con nuez Soporte - Un soporte universal. universal - Una pinza para soporte con nuez. - Hilo. - Una plomada. - Una regla o huincha métrica. - Un transportador. Plomada - Un cronómetro. 140 Unidad 4
  • 142. U4 6/7/10 16:47 Página 141 UNIDAD 4 Diseño experimental Con los materiales que consiguieron, diseñen un experimento que les permita identificar los factores que influyen en el período de oscilación de un péndulo. Recuerden identificar las variables que deberán mantener constantes y las que tendrán que controlar. Recolección de datos Construyan una tabla que les permita registrar de manera ordenada los datos obtenidos. Para visualizar mejor los resultados obtenidos, construyan un gráfico de período vs. longitud, a partir de los datos contenidos en su tabla. Análisis de resultados y conclusiones Inicien el análisis de los resultados, observando el gráfico que construyeron. 1. ¿Qué forma tiene la curva obtenida al unir los puntos? 2. ¿Qué sucede con el período del péndulo al cambiar la longitud del hilo? 3. ¿De qué factor depende el período de oscilación del péndulo? 4. ¿Qué posibles fuentes de error experimental pudieron haber afectado los resultados obtenidos? Explica para cada una de ellas, la forma en que pudo haber afectado y señala de qué manera se pueden corregir. 5. A partir de los resultados obtenidos, ¿pueden aceptar su hipótesis?, ¿por qué? ¿Cómo trabajé? Copia las siguientes conductas en tu cuaderno y escribe Sí o No, según corresponda. 1. ¿Logré establecer una hipótesis para el problema? 2. ¿Recolecté los materiales necesarios antes de comenzar la actividad? 3. ¿Fui capaz de diseñar un experimento junto a mis compañeros? 4. ¿Realicé aportes y fui capaz de escuchar con respeto las opiniones de mis compañeros y compañeras? 5. ¿Logré recolectar los datos y registrarlos de manera organizada? 6. ¿Realicé un análisis ordenado del experimento? 7. ¿Llegué a una conclusión final coherente? Fuerza y movimiento 141
  • 143. U4 6/7/10 16:47 Página 142 Noticia Científica EN EL NEOYORQUINO INSTITUTO TECNOLÓGICO ROCHESTER SIMULAN LA COLISIÓN DE TRES AGUJEROS NEGROS Un equipo estadounidense de astrofísicos demuestra que la programación informática acaba de completar la primera simulación empleada es lo bastante versátil como para informática de una colisión de tres agujeros enfrentarse a semejante reto y, de paso, negros, un evento que podría darse en la recrea uno de los acontecimientos cósmicos realidad en algún lugar del cosmos, con más extremos que cabe imaginar, aunque catastróficas consecuencias para su entorno. podría llegar a producirse. Manuela Campanelli y su equipo del Fuente: www.elmundo.es, 11 de abril de 2008. Todos los derechos reservados. Los contenidos de esta Instituto Tecnológico Rochester (RIT), en publicación no podrán ser reproducidos, distribuidos ni Nueva York, han llevado a cabo esta simu- comunicados públicamente en forma alguna sin la previa autorización por escrito de la sociedad editora. lación para poner a prueba un método que desarrollaron en 2005 y que ya entonces recreó la colisión de dos agujeros negros siguiendo las ecuaciones de la relatividad general de Einstein. Un agujero negro es un objeto tremenda- mente compacto, generalmente creado tras la muerte y posterior colapso de una estrella, cuya gravedad es tan fuerte que devora cuan- to encuentra a su paso y ni siquiera deja esca- par la luz. La nueva simulación recrea a varios agu- jeros negros evolucionando, orbitando y, eventualmente, colisionando. El trabajo Responde en tu cuaderno 1. ¿Cómo se forman los agujeros negros? 2. ¿Qué sucede con la fuerza de gravedad en los agujeros negros? 3. ¿Por qué crees que es importante realizar este tipo de estudios? 142 Unidad 4
  • 144. U4 6/7/10 Fuerza 16:47 Es cualquier interacción entre dos o más cuerpos que se expresa en una unidad de medida llamada newton. Puede actuar por contacto o a distancia. Página 143 Por contacto A distancia Deformación Cambio del estado La fuerza actúa solo si las La fuerza actúa Cambio de forma de movimiento superficies de los cuerpos se aun cuando las experimentada por Modificación en el estado de están tocando. superficies de los un objeto cuando movimiento que se encuentra cuerpos no se se aplica una o más un objeto debido a la toquen. fuerzas sobre él. aplicación de una fuerza resultante distinta de cero sobre él. Fuerza normal Movimiento periódico Fuerza de roce Fuerza por Acción muscular Fuerza de gravedad Fuerza por Fuerza ejercida Fuerza a distancia Movimientos cíclicos que contacto entre Resumiendo contacto que por el sistema con que la Tierra o siempre emplean el mismo dos objetos tiempo en producirse, poseen siempre se opone sólidos cuya locomotor de un cualquier objeto con al movimiento de organismo, masa atrae a otro frecuencia, amplitud y período. dirección los cuerpos. Existe es perpendicular principalmente los cuerpo hacia su roce deslizante, a la superficie de músculos que al centro. En la rodante y viscoso. los cuerpos activarse permiten superficie de los involucrados. el movimiento. planetas (o satélites como la Luna) recibe el nombreFuerza y movimiento de peso. 4UNIDAD143
  • 145. U4 6/7/10 16:47 Página 144 Responde nuevamente la actividad Demuestro lo que sé… de la página 115 para que evalúes lo que has avanzado. 1. Observa las siguientes fotografías y luego responde en tu cuaderno. El agua cae en una cascada. La bola derriba los palitroques. Un imán atrae los clips . La pelota llega al arco. a. ¿Qué fuerzas identificas en cada situación? b. ¿En qué situaciones se ejerce fuerza por contacto? c. ¿En qué situaciones se ejerce fuerza a distancia? Compara tus respuestas con las iniciales, ¿han cambiado o se han mantenido igual? Indica cuáles cambiaron y cuáles no. Ahora profundiza tus respuestas. 2. Explica por qué un cuerpo, sea grande o pequeño, no “tiene” fuerza. 3. Indica cuáles son las fuerzas que actúan sobre un colibrí que vuela sobre una flor. Señala, además, qué cuerpo las ejerce y explica por qué razón esta ave puede permanecer suspendida en el aire. 4. Realiza un esquema de un péndulo e indica su período, frecuencia y amplitud. 144 Unidad 4
  • 146. U4 6/7/10 16:47 Página 145 UNIDAD 4 Mapa conceptual Con los siguientes conceptos, realiza en tu cuaderno un mapa conceptual. Puedes agregar otros, si lo deseas. Fuerza Contacto Roce Distancia Fuerza de gravedad Fuerza resultante Movimiento Fuerza normal periódico Período Amplitud Frecuencia ¿Qué haces tú? Cada día son más las personas que a lo largo y ancho de todo el mundo utilizan la tecnología satelital de internet para informarse y comunicarse entre sí. Con el tiempo, el uso de esta tecnología se fue masificando y convirtiéndose en una posibilidad real al alcance de muchos. En la actualidad, nuestro país es considerado como uno de los que más emplea internet a nivel latinoamericano. El número de personas que realizan sus trámites bancarios, pagos de cuentas y efectúan compras a través de este medio es cada vez mayor. Evalúa tus actitudes Copia las siguientes preguntas en tu cuaderno y responde Sí o No a cada una. Así estarás evaluando tu actitud frente al uso del internet. 1. ¿Siento curiosidad por aprender más acerca del uso de Internet? 2. ¿Selecciono previamente los sitios virtuales que visito? 3. ¿Evito el mal uso de internet, es decir, no lo uso para hacer bromas o visitar sitios que no me benefician? 4. ¿Utilizo internet dentro de un horario y durante un tiempo apropiado según mi edad? Fuerza y movimiento 145
  • 147. U4 6/7/10 16:47 Página 146 ¿Qué aprendiste? I. Lee detenidamente cada pregunta y anota en tu cuaderno cuál es la alternativa correcta. 1. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es 4. Con respecto a una fuerza aplicada sobre correcta en relación a las fuerzas? un objeto, es correcto afirmar que: A. Son una propiedad de cada cuerpo. A. siempre produce movimiento sobre él. B. Se expresan en kilogramos. B. puede producir deformación sobre él. C. Tienen dirección, intensidad y sentido. C. mantiene al objeto en el estado en que D. Sus efectos se miden con una balanza. estaba antes de ser aplicada la fuerza. D. solo lo hará cambiar de posición. 2. ¿Cuál de las siguientes situaciones corresponde a una fuerza aplicada a 5. Al lanzar una piedra con la mano hacia distancia? arriba, esta vuelve a caer porque: A. Una niña empuja su silla al finalizar la A. existe roce entre la piedra y el aire. clase. B. la fuerza de gravedad actúa entre la B. Un niño abrocha los cordones de sus piedra y la Tierra. zapatillas. C. la rapidez con que se lanza la piedra es C. Una grúa levanta una pesada carga. muy pequeña. D. Una gaviota en vuelo suelta su presa. D. el peso de la piedra es muy grande. 3. Un jugador de fútbol patea una pelota. 6. ¿Cuál de los siguientes movimientos no ¿Cuál de los siguientes diagramas muestra representa un movimiento periódico? la(s) fuerzas(s) que actúan sobre la pelota A. El recorrido de las manecillas de un reloj. durante su trayecto por el aire? B. El desplazamiento de las nubes. C. La oscilación de una cuerda de guitarra. D. El batir de las alas de un colibrí. 7. Un péndulo realiza 40 oscilaciones en 10 s, ¿cuál es su período en segundos y su frecuencia en hertz, respectivamente? A. 4 y 1. A. C. B. 1 y 40. C. 0,25 y 4 D. 4 y 0,25. 8. Una llave semiabierta deja caer 30 gotas B. D. en 15 segundos, ¿cuál es el período con que caen las gotas? A. 3 s B. 2 s C. 0,5 s D. 5 s 146 Unidad 4
  • 148. U4 6/7/10 16:47 Página 147 UNIDAD 4 II. Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. 1. Dada la siguiente fuerza F: F = 10 N Dibuja en tu cuaderno una fuerza de la misma intensidad y dirección que F pero de sentido contrario. Y una fuerza del doble de intensidad que F y dirección perpendicular. 2. La figura muestra un satélite artificial, el cual demora 24 horas en dar una vuelta alrededor de la Tierra. A B a. ¿Qué tipo de movimiento realiza el satélite? Justifica. b. ¿Qué nombre recibe la fuerza que permite que el satélite pueda mantenerse en órbita? Dibuja dicha fuerza en las posiciones A y B de la figura. c. ¿Cuál es la frecuencia del satélite, expresada en hertz? 3. La figura muestra las fuerzas que actúan sobre un vehículo en movimiento. 6.000 N P 400 N 10.000 N F a. ¿Cuáles son todas las fuerzas que están actuando sobre el vehículo? b. ¿Qué representa la fuerza de 400 N? c. ¿En qué sentido se mueve el vehículo? d. ¿Quién ejerce la fuerza P sobre el vehículo? Fuerza y movimiento 147
  • 149. U5 6/7/10 16:51 Página 148 U NIDAD 5 LA TIERRA EN EL UNIVERSO Navegaremos por... • Las concepciones del Universo a través de la historia. • Las estructuras cósmicas • La Vía Láctea • El Sistema Solar • Las distancias espaciales y métodos para estimarlas C ONVERSEMOS Durante mucho tiempo el ser humano se ha maravillado con el espectáculo que ofrece el cielo nocturno. Las estrellas, el paso de cometas y los eclipses, entre otros, son sucesos que ya observaba el hombre primitivo. Las personas constantemente intentamos explicar el porqué de lo que ocurre a nuestro alrededor. En la antigüedad, los fenómenos cosmológicos eran atribuidos a la intervención de divinidades o simplemente a la magia, pero el paso del tiempo dio lugar a otro tipo de explicaciones. ¿Cuál es el aporte de las ciencias en este sentido?, ¿qué importancia tienen los descubrimientos científicos? 148 Unidad 5
  • 150. U5 6/7/10 16:51 Página 149 En esta unidad aprenderás a… Comprender las concepciones del Universo y su origen, surgidas a través del tiempo. Describir las principales estructuras cósmicas y sus características. Identificar los diferentes tipos de galaxias, y cómo estas van distanciándose. Conocer las principales unidades de medida espaciales y cómo se relacionan. Comprender métodos usados para estimar distancias espaciales y el tamaño de cuerpos celestes. Demuestro lo que sé… 1. Observa las siguientes imágenes. Luego, responde las preguntas planteadas en tu cuaderno. A B C D E F a. ¿Qué observas en cada una de las imágenes? b. ¿En qué se diferencian las imágenes E y F de las demás?, ¿para qué sirve cada uno de estos objetos tecnológicos? c. ¿En qué se diferencian las estructuras cósmicas de las imágenes A y C? d. ¿A qué se debe la luz que emite la estructura cósmica de la imagen D? La Tierra en el Universo 149
  • 151. U5 6/7/10 16:51 Página 150 Red de conceptos En esta unidad revisaremos los conceptos claves que te permitirán caracterizar las principales estructuras cósmicas que existen en el Universo, y los métodos que se emplean para estimar las distancias que las separan y sus tamaños. UNIVERSO Estructuras cósmicas Astronomía Satélites Sondas Estrellas Nebulosas Galaxias Telescopios artificiales espaciales Planetas Satélites Vía Láctea Sistema Solar naturales Sol ¿Qué piensas tú? La Tierra se encuentra en el Sistema Solar, y este a su vez está en una galaxia llamada Vía Láctea. De los planetas que forman parte del Sistema Solar, hasta ahora se sabe que el nuestro es el único que presenta condiciones aptas para la vida. Una de estas condiciones es la presencia de agua, compuesto clave en el surgimiento de la vida en la Tierra y en su mantención. Comenta con tu curso: ¿Consideras que es posible la existencia de sistemas solares, similares al nuestro, en otras galaxias?, ¿por qué? Si existieran otros sistemas solares, ¿qué condiciones, además de la presencia de agua, favorecerían la existencia de vida en alguno de los planetas que los conforman? Explica. 150 Unidad 5
  • 152. U5 6/7/10 16:51 Página 151 UNIDAD 5 DESAFÍO inicial Las galaxias se mueven El astrónomo Edwin Hubble (1889-1953), a partir de una serie de observaciones, planteó una teoría según la cual las galaxias presentes en el Universo se están distanciando entre sí. Según Hubble, el alejamiento de las galaxias entre sí es una evidencia de que el Universo se encuentra en expansión. ¿Cómo podrías representar el planteamiento de Hubble? Te invitamos a hacerlo a través de un modelo. Junto con un compañero o compañera, consigan un globo de un solo color, una regla y cuatro plumones de colores diferentes. Luego, realicen la siguiente actividad: Sobre la superficie del globo desinflado marquen una X con uno de los plumones (ver fotografía), la cual va a representar nuestra galaxia. Con otro plumón, marquen un punto en el globo, a una distancia de 1 cm de la X. Repitan el paso anterior con los otros plumones, marcando dos nuevos puntos a 2 y 3 cm del primero, respectivamente. Inflen un poco el globo y midan la distancia desde la X hasta los tres puntos. Registren estos datos en sus cuadernos. Repitan el paso anterior hasta inflar el globo a su máxima capacidad. No olviden anotar los datos cada vez. A partir de los resultados obtenidos en la actividad anterior, respondan las siguientes preguntas en sus cuadernos. 1. ¿Se separaron todos los puntos la misma distancia? 2. Si el globo representa el Universo, y la X y los puntos galaxias presentes en él, ¿qué ocurrió con las galaxias al expandirse el Universo? Expliquen. 3. ¿Cómo se relaciona la actividad que acaban de realizar con la teoría de Hubble? 4. Si la teoría de Hubble se diera en sentido contrario, ¿qué sucedería? 5. ¿Qué importancia tiene el uso de modelos en ciencias? Expliquen. La Tierra en el Universo 151
  • 153. U5 6/7/10 16:51 Página 152 GLOSARIO 1. EL UNIVERSO Estrella: esfera de ¿Qué entiendes por Universo?, ¿cómo podrías definirlo?, ¿cuánto crees que se plasma que emite luz conoce del Universo actualmente?, ¿que importancia tiene su estudio? propia. Astrónomo: científico El Universo corresponde a toda la materia, energía y espacio existentes. encargado del estudio Desde tiempos prehistóricos el ser humano ha contemplado el cielo, del Universo. planteándose un sinnúmero de interrogantes. Incluso, ha utilizado las estrellas como sistema de referencia. Con el paso del tiempo, muchas de las civilizaciones antiguas comenzaron a preocuparse por el estudio del Universo, dejando de lado, en parte, las ideas mitológicas que explicaban los fenómenos naturales y astronómicos. Para los babilonios, por ejemplo, el Universo era una gran sala en la que el firmamento correspondía al techo, y la Tierra, al piso. Ideas similares tuvieron los egipcios, pero ubicaban a Egipto en el centro del piso y cuatro columnas sostenían el techo, cuyas “lámparas” eran las estrellas. Posteriormente, muchos filósofos y astrónomos postularon teorías más elaboradas acerca de la estructura del Universo y la ubicación de la Tierra en él. Estos modelos se conocen como teoría geocéntrica y heliocéntrica. Teoría geocéntrica Uno de los precursores de las ideas geocentristas fue Aristóteles (384-322 a. C.), filósofo y científico griego, que postuló que todos los astros giran en torno a la Tierra, en esferas concéntricas a ella (ver imagen). Posteriormente, y basado en las ideas de Aristóteles y otros astrónomos, Claudio Ptolomeo (85-165 d. C.) publicó un libro conocido como Almagesto, en el que planteó la idea de que la Tierra está en reposo en el centro del Universo, y que la Luna, el Sol, los planetas conocidos entonces, y todas las estrellas, giran alrededor de ella describiendo órbitas circulares, al interior de esferas. Conociendo más Representación de la Los pueblos de la antigüedad ya asociaban los cambios de posición del Sol teoría geocéntrica de con la sucesión de las estaciones, y crearon diferentes calendarios: el Aristóteles, que establece babilónico, de 354 días; el egipcio y el mexica, de 365 días; el inca, de que la Tierra es el centro 360 días y el romano, de 365,25 días. ¿Cuál de estos calendarios del Universo. utilizamos actualmente? 152 Unidad 5
  • 154. U5 6/7/10 16:51 Página 153 UNIDAD 5 Teoría heliocéntrica Conociendo más En el norte de Chile, El primero en proponer un modelo heliocéntrico del Universo, realizando gracias a las deducciones a través de métodos matemáticos, fue Aristarco de Samos excelentes (310-230 a. C.), pero sus ideas no prevalecieron. condiciones de Más tarde, durante el Renacimiento, época de auge de las artes y la ciencia, el visibilidad del cielo astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) planteó la idea de que el Sol nocturno, se han se encuentra inmóvil en el centro del Universo, y que la Tierra y demás instalado una serie cuerpos celestes giran a su alrededor, lo que explicaba el movimiento irregular de de observatorios los planetas en el firmamento. Si bien esta teoría fue desarrollada en los primeros astronómicos. Se años del siglo XVI, fue divulgada años más tarde, debido a que Copérnico dudó espera que para el año en publicar sus ideas por temor a la comunidad científica y religiosa, que castigaba 2018 entre en cualquier postulado que no coincidiera con el pensamiento religioso de la época. operaciones en Chile, el telescopio mas Con el paso de los años y la evolución del pensamiento del ser humano, se grande del mundo, el fueron creando nuevas tecnologías que permitieron investigar y dar respuesta a las E-ELT (European interrogantes acerca del Universo. Es así como nació la astronomía, ciencia que se Extremely Large ocupa del estudio de las estructuras cósmicas o cuerpos celestes (estrellas, Telescope). Este planetas y satélites naturales, entre otros), sus movimientos, los fenómenos ligados telescopio estará a ellos, su registro y su origen. ubicado en la parte central del desierto Al comienzo, esta ciencia se basaba solo en la percepción visual. Uno de los de Atacama, inventos que amplió la capacidad de observación del Universo fue el telescopio, específicamente en el instrumento creado por Hans Lippershey en 1608 y utilizado por Galileo Galilei cerro Armazones. en 1609, quien gracias a su uso observó por primera vez cuatro satélites naturales de Júpiter. Actualmente, y gracias a la evolución de los telescopios, se dispone de tecnologías mucho más avanzadas, como los radiotelescopios, las sondas espaciales, los satélites artificiales y los transbordadores espaciales, entre otros, lo que ha permitido obtener mayor información del Universo (su origen, detección de planetas, investigación de agujeros negros, estudiar nuestro Sol, etc.). Conéctate ¿Qué importancia tuvo Galileo Galilei en la defensa de la teoría heliocéntrica? La teoría heliocéntrica establece que el Sol es el Busca información en las páginas web: centro del Universo. http://es.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei http://www.astromia.com/glosario/heliocentrica.htm http://www.astronomos.cl/conocimientos/general/1/1-4-2.php También puedes consultar otras fuentes de información. La Tierra en el Universo 153
  • 155. U5 6/7/10 16:51 Página 154 GLOSARIO ¿Cómo se originó el Universo? Plasma: Es el cuarto En 1927, y basándose en los aportes de Einstein y Hubble al estudio del Universo, estado de la materia, el astrónomo Georges Lemaitre planteó la idea de que si el Universo se el más abundante del encuentra en expansión, en el pasado tuvo que haber sido más pequeño. Esto lo Universo y en el cual llevó a formular la teoría de la gran explosión, que postula que el Universo se los electrones están originó a partir de la explosión de un “átomo” primigenio. George Gamow apoyó desligados de los la teoría de Lemaitre, pero al “átomo” primigenio lo llamó singularidad. Esta respectivos núcleos teoría se conoce como Big Bang, nombre que irónicamente le dio el astrónomo (los núcleos no Fred Hoyle, quien no estaba de acuerdo con ella. poseen electrones girando alrededor y La teoría del Big Bang establece que, al comienzo, todo lo que sería el Universo los electrones no se encontraba concentrado en una zona, infinitamente pequeña, en la que no giran alrededor de existía espacio ni tiempo. Se estima que hace aproximadamente 13.800 millones ningún núcleo). de años, esta zona extraordinariamente pequeña explotó, originando un evento Cuásares: cuerpos cósmico de magnitudes inimaginables, en el que las temperaturas generadas y la celestes considerados velocidad de expansión escapan a toda escala de medición, y donde todo el los más lejanos del Universo experimentó transformaciones a medida que transcurría el tiempo: se Universo, que emiten hizo menos denso y cambió de composición. grandes cantidades de energía. De acuerdo a esta teoría, breves momentos después de la explosión se formaron partículas de materia. Se estima que la temperatura del Universo era tan alta, que la materia se encontraba en estado de plasma, constituida principalmente por núcleos atómicos, formados mayoritariamente por protones; y donde los electrones se encuentran separados de los núcleos. Durante la expansión del Universo, la temperatura fue descendiendo; se generaron los primeros elementos, luego la formación de estrellas, cuásares, galaxias y, hace unos 4.500 millones de años, nuestro Sistema Solar. Pintura que retrata el Universo en sus inicios. Conversemos En 1932, Lemaitre, el padre de la teoría del Big Bang, dio una conferencia a la que asistieron Einstein y Hubble. Después de la exposición, Einstein comentó: “Es esta la más bella y satisfactoria explicación de la creación que haya oído nunca”. Estos tres científicos hicieron distintos aportes al conocimiento sobre el Universo y su origen, gracias a que otros científicos y ellos mismos compartieron sus descubrimientos. ¿Qué opinas acerca de compartir los conocimientos?, ¿compartes lo que sabes con tus compañeros y compañeras?, ¿por qué? 154 Unidad 5
  • 156. U5 6/7/10 16:51 Página 155 UNIDAD 5 Evaluando lo aprendido 1. Lee atentamente las siguientes afirmaciones, y escribe en tu cuaderno si son verdaderas o falsas. Justifica las que consideres falsas. a. El Universo corresponde a toda la materia, energía y espacio existentes. b. Para los babilonios, el Universo era una gran sala, con el firmamento como techo y la Tierra como piso. c. La teoría geocéntrica fue propuesta por Nicolás Copérnico. d. El primero en plantear la teoría heliocéntrica fue Aristarco de Samos. e. Gracias a la invención del telescopio, Claudio Ptolomeo descubrió que Júpiter poseía cuatro satélites naturales. 2. Observa las siguientes imágenes. Luego, explica en tu cuaderno si corresponden a la teoría geocéntrica o heliocéntrica, y describe cada una de ellas. A B 3. Explica en qué consiste la teoría del Big Bang, y cómo se relacionan los siguientes científicos con ella. George Gamow Georges Lemaitre Fred Hoyle ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa tus respuestas a las actividades 1, 2 y 3. Si identificaste correctamente las aseveraciones verdaderas y falsas de la actividad 1, y estas últimas las justificaste correctamente, ¡felicitaciones! Si cometiste algún error, repasa las páginas 152 y 153, y responde nuevamente. Si relacionaste cada imagen de la actividad 2 con la teoría correspondiente, y estas las describiste de manera correcta, ¡excelente! De lo contrario, repasa las páginas 152 y 153, y vuelve a contestar. Si para la actividad 3 explicaste acertadamente en qué consiste el Big Bang, y relacionaste a cada científico con esta teoría de manera correcta, ¡muy bien! En caso contrario, repasa la página 154 y contesta nuevamente. La Tierra en el Universo 155
  • 157. U5 6/7/10 16:51 Página 156 2. ¿QUÉ HAY EN EL UNIVERSO? Al hablar de Universo, probablemente piensas en el Sol, la Luna, las estrellas, en otros planetas y galaxias. Pero ¿qué otras estructuras cósmicas hay en el Universo? A continuación describiremos las principales estructuras cósmicas, cuyas características conocemos gracias a la astronomía y a los instrumentos que han permitido su estudio. Estrellas: Son masas de plasma, compuestas principalmente por hidrógeno y helio. En su interior continuamente se producen reacciones que liberan gran cantidad de energía, la que emiten al exterior en forma de luz y calor. La mayoría de las estrellas las vemos durante la noche como puntos luminosos parpadeantes, debido a que se encuentran a enormes distancias de nuestro planeta. Una excepción es el Sol, al que vemos durante el día. Las principales propiedades de las estrellas son: Brillo: es la cantidad de luz que recibimos desde la Tierra. Esta característica depende de la luminosidad y de la distancia a la que se encuentra la estrella de nuestro planeta. Color: esta característica se relaciona, principalmente, con la temperatura de la estrella, la que puede oscilar entre los 25.000 y los 3.500 ºC. En orden descendente de temperatura, las estrellas pueden ser azules, blancas, amarillas, anaranjadas y rojas. El Sol es una estrella amarilla. Tamaño: según esta característica, y en comparación con el tamaño del Sol (diámetro = 1.390.000 km, aproximadamente), las estrellas se clasifican en: Tipo de estrella Tamaño (en relación al diámetro del Sol) Supergigantes 130 a 400 veces mayor Nebulosa del Águila. Gigantes 16 a 60 veces mayor Medianas Prácticamente el mismo Enanas Menor Nebulosas: Son gigantescas agrupaciones de polvo y gas, que no emiten luz propia. Las nebulosas absorben y reflejan la luz emitida por las estrellas que se encuentran próximas a ellas. Algunas nebulosas se formaron por la explosión de estrellas brillantes, llamadas novas, y otras corresponden a restos del material que dio origen a las estrellas. 156 Unidad 5
  • 158. U5 6/7/10 16:51 Página 157 UNIDAD 5 Galaxias: Son enormes agrupaciones de estrellas, polvo, gases, agujeros negros, nebulosas, planetas, asteroides, cometas, etc. que se encuentran agrupados por la fuerza gravitacional. En 1926, el norteamericano Edwin Hubble, basándose en la forma y composición de las galaxias, las clasificó como se muestra a continuación: Galaxias elípticas: son aquellas Galaxias espirales: son como Galaxias irregulares: son las que que no poseen brazos y tienen discos achatados con brazos de no tienen una estructura ni una formas globulares alargadas. tamaño variable. La Vía Lactea es simetría bien definidas. un ejemplo. Al realizar la actividad de la página 151 (Desafío inicial) representaste la teoría de Hubble, que plantea que las galaxias se van distanciando unas de otras, lo que apoya la concepción actual del Universo, es decir, que este se encuentra expandiéndose en todas direcciones. Según Hubble, mientras más lejana está una galaxia de la Tierra, vemos que esta se aleja con mayor velocidad. Esta relación se conoce como ley de Hubble, que establece que las galaxias se alejan de nuestro planeta con una velocidad proporcional a la distancia a la que se encuentran de él. Conociendo más Las galaxias tienden a formar grupos. Varios grupos forman un cúmulo, y la agrupación de cúmulos constituyen un supercúmulo. La Tierra en el Universo 157
  • 159. U5 6/7/10 16:51 Página 158 Planetas: Son cuerpos celestes que no emiten luz propia y giran alrededor de una estrella en un movimiento que, como ya sabes, se denomina traslación. Seguramente también recuerdas que mientras más alejado se encuentra un planeta de la estrella, más tiempo demora en dar una vuelta completa a su alrededor. Satélites naturales: Son cuerpos celestes que no emiten luz propia. Los satélites naturales giran alrededor de un planeta de mayor masa, acompañándolo en su movimiento de traslación. Cometas: Son pequeños astros rocosos que describen órbitas elípticas, muy alargadas, alrededor de una estrella. Generalmente, están formados por un núcleo central, en torno al cual hay una esfera gaseosa que corresponde a la cabellera o corona, y una larga prolongación de La Tierra y su único satélite natural, la Luna. esta, denominada cola. Diversos estudios científicos han demostrado que el núcleo de los cometas está formado por una mezcla de metano, hielo y amoníaco, la que se evapora cuando el cometa se acerca a la estrella, formando la cola de este. Así, mientras más cerca esté el cometa de la estrella, más larga será su cola. El tiempo que demoran los Se estima que el cometa cometas en dar una vuelta Halley, cuyo último alrededor de una estrella se avistamiento fue en 1986, se verá nuevamente desde denomina período, el que puede la Tierra en el año 2062. oscilar entre unos pocos y hasta Entonces, ¿cuánto miles de años. tiempo demora, aproximadamente, en dar una vuelta alrededor de su estrella, el Sol? Asteroides: Son astros rocosos, más pequeños que los planetas, que también giran alrededor de una estrella. Presentan diversas formas; algunos son esféricos y otros son irregulares. Meteoritos: Son fragmentos de materia sólida, mucho más pequeños que los asteroides, y también giran alrededor de una estrella. Por efecto de la atracción gravitatoria de los planetas, pueden caer sobre su superficie. En el caso de los que caen en la Tierra, al atravesar la atmósfera muchos se desintegran originando el fenómeno que nosotros llamamos estrellas fugaces. 158 Unidad 5
  • 160. U5 6/7/10 16:51 Página 159 UNIDAD 5 Evaluando lo aprendido 1. Copia la siguiente tabla en tu cuaderno y complétala. Estructura cósmica Descripción Estrella Nebulosa o ern Planeta ad cu Satélite natural tu Cometa en a pi Asteroide Co Meteorito 2. Completa en tu cuaderno las siguientes oraciones. a. El brillo de una estrella depende de … y de la distancia … . b. Las estrellas presentan colores diferentes, lo que depende de … . c. Según su tamaño, en orden descendente, las estrellas se clasifican en: …, …, … y … . 3. Completa el siguiente esquema en tu cuaderno. Galaxias Espirales Elípticas Irregulares Descripción: Descripción: Descripción: Dibujo: Dibujo: Dibujo: ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa tus respuestas a las actividades 1, 2 y 3. Si describiste correctamente cada estructura cósmica de la actividad 1, ¡excelente! Si cometiste algún error, repasa las páginas 156 a 158, y vuelve a responder. Si completaste de manera correcta las oraciones de la actividad 2, ¡felicitaciones! En caso contrario, repasa la página 156 y contesta nuevamente. Si en el esquema de la actividad 3 describiste y dibujaste correctamente cada tipo de galaxia, ¡muy bien! De lo contrario, repasa la página 157 y vuelve a contestar. La Tierra en el Universo 159
  • 161. U5 6/7/10 16:51 Página 160 Conociendo más 3. NUESTRA GALAXIA, LA VÍA LÁCTEA La teoría más aceptada en la ¿Por qué nuestra galaxia se llama Vía Láctea?, ¿a qué tipo corresponde? La actualidad sobre el Vía Láctea recibe ese nombre, porque se asemeja a una mancha luminosa de origen del Sistema aspecto lechoso. Está formada por alrededor de 100.000 millones de estrellas, Solar, postula que el una de las cuales es el Sol. Sol y los planetas se formaron al mismo Tras una serie de estudios con tiempo, a partir de telescopios ópticos y radiotelescopios, se una única nube de determinó que la Vía Láctea es de tipo gas y polvo. A esta espiral. En su centro se agrupa la mayoría explicación se le de las estrellas, formando un núcleo casi conoce como esférico, a partir del cual emergen brazos hipótesis nebular, conformados por estrellas. Nuestro y se basa en las ideas Sistema Solar se encuentra en uno de del filósofo alemán estos brazos, denominado Brazo de Immanuel Kant, Orión, cerca de la zona exterior de la y de Pierre Simon galaxia (ver imagen, punto rojo). Laplace, astrónomo, físico y matemático. El Sistema Solar Nuestro Sistema Solar corresponde a un conjunto de cuerpos celestes que se extienden, en todas direcciones, hasta unos seis mil millones de kilómetros desde el Sol. Está formado por una estrella, ocho planetas conocidos, planetas enanos, satélites naturales, asteroides, cometas y meteoritos; además de gas y polvo cósmico en grandes cantidades. Representación del Sistema Solar. Conéctate En las páginas http://es.wikipedia.org/wiki/(134340)_Plutón y http://www.educar.org/SistemaSolar/pluton.asp, podrás averiguar por qué Plutón ya no se considera un planeta del Sistema Solar, sino que un planeta enano. 160 Unidad 5
  • 162. U5 6/7/10 16:51 Página 161 UNIDAD 5 El Sol Es una estrella constituida por plasma. La energía que produce el Sol es enorme, y es la fuente de luz y calor para nuestro planeta. ¿Qué importacia tiene este hecho? El Sol, que se habría formado hace unos 4.650 millones de años, contiene más del 99% de la materia constituyente del Sistema Solar, ejerciendo una fuerte atracción gravitatoria sobre los planetas, la que los hace girar a su alrededor. Durante varios siglos, el Sol fue considerado un astro inmóvil. Sin embargo, gracias a los avances tecnológicos que han permitido su estudio, actualmente sabemos que presenta movimientos La imagen muestra una protuberancia solar, que es una de rotación (rota sobre sí mismo) y de traslación enorme llamarada de plasma, expulsada desde la (se mueve alrededor del centro de la galaxia). superficie del Sol. Planetas del Sistema Solar El Sistema Solar está constituido por ocho planetas conocidos que, desde el más cercano al más lejano al Sol, son: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Según su tamaño y composición, se clasifican en planetas interiores y planetas exteriores. Planetas interiores: Son pequeños y rocosos. Los planetas interiores son: Mercurio: Es el planeta más pequeño y el que se encuentra más cerca del Sol. No posee atmósfera y su superficie presenta numerosos cráteres, producto del impacto de meteoritos. Venus: Posee una atmósfera ácida, compuesta por dióxido de carbono y dióxido de azufre. Presenta ríos de lava A Venus se le conoce que atraviesan extensas llanuras, la cual como lucero del alba o proviene de los numerosos volcanes que del atardecer. Averigua presenta. En su superficie también hay por qué. cráteres producidos por el choque de grandes meteoritos. La Tierra en el Universo 161
  • 163. U5 6/7/10 16:51 Página 162 Tierra: Posee una atmósfera rica en oxígeno, gas fundamental para la sobrevivencia de la mayoría de los seres vivos que lo habitan. Se le llama el “planeta azul”, debido a su color, y las fotos captadas desde el espacio lo demuestran. Los responsables de estas tonalidades son los océanos y los gases de la atmósfera. De los planetas conocidos, se sabe que la Tierra es el único que posee las condiciones óptimas para el desarrollo y mantenimiento de la vida. Marte: Presenta una tenue atmósfera, compuesta principalmente de dióxido de carbono, y pequeños casquetes de hielo en sus polos. Recientes estudios suponen que en este planeta existió agua líquida. A Marte se le conoce como el “planeta rojo”. Planetas exteriores: Son de mayor tamaño que los planetas interiores, y están Averigua por qué. formados por gas. Los planetas exteriores son: Júpiter: Es un planeta gaseoso y el más grande del Sistema Solar. Presenta una A atmósfera en bandas, compuesta por hidrógeno, helio, amoníaco y metano, entre otras sustancias. Presenta tenues anillos a su alrededor, los que están formados por partículas de polvo que son lanzadas al espacio cuando los meteoritos chocan con sus satélites naturales. Saturno: Este planeta gaseoso es el segundo más grande del Sistema Solar, y se caracteriza por los anillos que lo rodean. Posee una atmósfera compuesta de hidrógeno, helio y metano. Urano: Es un planeta gaseoso y, al igual que Júpiter, presenta tenues anillos a su alrededor. Su atmósfera está compuesta de helio, hidrógeno, metano y otros hidrocarburos. El metano absorbe la luz roja, haciendo que Urano se vea de tonos verdes y azules. Neptuno: Es el planeta más distante del Sol. Su atmósfera, que está compuesta de metano, amoníaco, hidrógeno y helio, alcanza temperaturas cercanas a los 260 ºC bajo cero, por lo que presenta nubes de metano congelado. Neptuno también está rodeado por tenues anillos. B C D En las imágenes, que no están a escala, se muestran los planetas exteriores: Júpiter (A), Saturno (B), Urano (C) y Neptuno (D). 162 Unidad 5
  • 164. U5 6/7/10 16:51 Página 163 UNIDAD 5 INTERPRETANDO un experimento EL MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN Observación Un grupo de estudiantes leyó en un texto de Física que existe una relación entre la velocidad orbital y el período de traslación de los planetas. Entonces, decidieron averiguar cuál es esta relación. Problema científico ¿Qué relación existe entre la velocidad orbital y el período de traslación de un planeta? Hipótesis El período de traslación es inversamente proporcional a la velocidad orbital. Método experimental a. Los estudiantes seleccionaron seis planetas del Sistema Solar para realizar el estudio: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter, Saturno y Urano. b. Luego, fueron a la biblioteca y averiguaron la velocidad orbital de cada uno de los planetas, es decir, los kilómetros que recorren en un segundo, al dar una vuelta alrededor del Sol. c. Finalmente, buscaron en internet el período de traslación, es decir, la cantidad de días y/o años que demora cada planeta en dar una vuelta alrededor del Sol. Resultados Tabla N° 1: Velocidad orbital y período de traslación de algunos planetas del Sistema Solar. Planeta Mercurio Venus Marte Júpiter Saturno Urano Velocidad 47,8 35 24,13 13 9,64 6,8 orbital (km/s) Período de 11 años y 29 años y 84 años y 87,96 días 224,7 días 686,98 días traslación 4,83 días 167 días 7,45 días Fuente: Archivo Editorial. Análisis experimental Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. 1. ¿Qué planeta gira con mayor velocidad alrededor del Sol?, ¿cuál lo hace más lentamente? 2. Ordena los planetas de la tabla, considerando su velocidad orbital, en orden descendente. 3. ¿Cuál de los planetas demora más tiempo en dar una vuelta alrededor del Sol?, ¿qué planeta demora menos? 4. Ordena los planetas según su período de traslación, en orden ascendente. 5. ¿Qué relación existe entre la velocidad orbital y el período de traslación? 6. ¿Cuánto tiempo demora la Tierra en dar una vuelta alrededor del Sol?, ¿entre qué planetas se ubicaría?, ¿a cuál de los planetas se acercaría más el valor de su velocidad orbital? La Tierra en el Universo 163
  • 165. U5 6/7/10 16:51 Página 164 Satélites naturales en el Sistema Solar Los planetas del Sistema Solar presentan un número variable de satélites naturales; también hay algunos que carecen de ellos, como muestra la tabla de esta página. Tabla N° 2: Satélites naturales del Sistema Solar. La Luna: nuestro satélite natural Planeta Cantidad de satélites naturales La Luna, que gira alrededor de la Tierra, es su único Mercurio 0 satélite natural. Al igual que todos los satélites Venus 0 naturales, es un astro opaco. Entonces, ¿de dónde Tierra 1 (la Luna) proviene la luz que refleja? La Luna refleja la luz proveniente del Sol. Sin embargo, esta iluminación Marte 2 no es siempre la misma, lo que se debe al Júpiter 63 conocidos movimiento de traslación de la Luna alrededor de Saturno 60 conocidos nuestro planeta. Las fases de la luna corresponden a las diferentes iluminaciones que presenta nuestro Urano 27 conocidos satélite natural durante un mes, aproximadamente, y Neptuno 13 conocidos son: luna nueva, cuarto creciente, luna llena y cuarto En: http://www.circuloastronomico.cl/planetas/planetas.html#ROCA menguante. Averigua cómo se origina cada una de (consultada en marzo de 2008, adaptación). ellas y dibújalas en tu cuaderno. Analiza Observa las fotografías y relaciona la letra de cada una de ellas con el número del esquema que le corresponde. Luego, compara tus respuestas con un compañero o compañera. A 1 2 B 164 Unidad 5
  • 166. U5 6/7/10 16:51 Página 165 UNIDAD 5 HACIENDO ciencia FASES DE LA LUNA PROCESOS CIENTÍFICOS Observación Observación Rodrigo, un joven al que le gusta observar el cielo nocturno, se dio cuenta de Problema científico que las fases de la luna se repiten con cierta regularidad, y quiso descubrirla. Formulación de hipótesis Experimentación y Problema científico control de variables ¿Cuánto tiempo transcurre entre una fase lunar y otra? Recolección de datos Análisis de resultados Formulación de hipótesis y conclusiones Plantea una hipótesis para responder el problema científico planteado. Escríbela en tu cuaderno. Experimentación y control de variables Durante un mes, observa la Luna durante la noche, y dibuja la parte iluminada que ves. Para ello, debes comenzar cuando haya luna nueva, y pintar de color negro la zona que no ves, como se ejemplifica a continuación: Recolección de datos Para la recolección de datos, copia en tu cuaderno cuatro tablas como la siguiente y complétalas con tus observaciones. Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo Mes de observación: Análisis de resultados y conclusiones 1. ¿Cuánto tiempo transcurre entre la luna nueva y el cuarto creciente?, ¿y entre la luna llena y el cuarto menguante? 2. ¿Qué puedes concluir en relación al tiempo que transcurre entre una fase de la luna y otra? 3. Según tu respuesta anterior, estima cuándo habrá luna llena nuevamente. 4. ¿De qué otra manera podrías haber registrado tus datos? La Tierra en el Universo 165
  • 167. U5 6/7/10 16:51 Página 166 4. DISTANCIAS EN EL UNIVERSO En la vida diaria, tenemos una idea aproximada del tamaño y distancia a la que se encuentran los objetos que nos rodean. Por ejemplo, podemos estimar si un objeto mide centímetros, metros o kilómetros. Pero ¿cómo podemos determinar a qué distancia se encuentra el Sol de la Tierra? o ¿qué distancia nos separa de la Luna? Para medir distancias en el Universo, los científicos han establecido otras unidades de medida, como el año luz y la unidad astronómica, entre otras. El año luz Corresponde a la distancia que recorre la luz en un año, a una velocidad de 300.000 km/s. Para que entiendas cómo se obtiene el valor de un año luz, te invitamos a analizar los siguientes cálculos: Primero, se calcula la cantidad total de segundos que hay en un año: 365 x 24 x 3.600 Días de un año Horas de un día Segundos de una hora Esto da como resultado: 31.536.000 segundos en un año. Luego, para saber a cuánto equivale un año luz, se multiplica el resultado anterior por el valor de la velocidad de la luz: ¿Qué planetas observas en 1 año luz = 31.536.000 s x 300.000 km/s la imagen? ¿Se aprecia la distancia que los separa en la imagen?, ¿por qué? Entonces, 1 año luz equivale a, aproximadamente: 9.460.800.000.000 km. La unidad astronómica (UA) En su movimiento de traslación, la Tierra no siempre se encuentra a la misma distancia del Sol; a la distancia promedio (distancia media) entre estas dos estructuras cósmicas se le conoce como unidad astronómica. Su valor aproximado es de 149.600.000 km. La unidad astronómica se utiliza, principalmente, para señalar distancias entre los componentes del Sistema Solar. Conociendo más El parsec es otra unidad de medida astronómica. Un parsec equivale a 30,86 billones de kilómetros, a 3,26 años luz, y a 206.265 unidades astronómicas. 166 Unidad 5
  • 168. U5 6/7/10 16:51 Página 167 UNIDAD 5 Notación científica Al analizar cómo se obtiene el valor de un año luz, seguramente notaste que las cifras resultantes son enormes. Para expresar de manera abreviada estos valores, se utiliza la notación científica. La notación científica expresa un valor, muy grande o muy pequeño, como el producto de un número entre 1 y 10, multiplicado por una potencia de base 10. Por ejemplo: Dato numérico Expresado en notación científica Velocidad de la luz = 300.000 km/s 3 x 105 km/s Distancia Mercurio al Sol = 54.000.000 km 5,4 x 107 km Un año luz = 9.460.800.000.000 km 9,46 x 1012 km ¿Cómo se determinan las distancias espaciales? En la Tierra, para medir distancias podemos usar instrumentos como la regla o el metro. Pero ¿cómo se miden las distancias espaciales?, ¿qué instrumentos se utilizan para estimarlas?, ¿qué cálculos se realizan? Los astrónomos y astrónomas, a través de diversos estudios, llegaron a la conclusión de que los rayos de luz son el mejor “instrumento” para medir distancias, y su ventaja radica en que tienen una velocidad constante. La luz se mueve con una velocidad constante que corresponde a 300.000 kilómetros por segundo. Para calcular una distancia astronómica, se debe medir el tiempo que demora un rayo de luz en llegar a un punto determinado desde la estructura cósmica en estudio, lo que se estima mediante cálculos físicos y matemáticos. Para entender este procedimiento, analiza el siguiente ejemplo: Si la distancia entre la “Un astrónomo quería determinar la distancia entre la Tierra y el Sol. Para ello, Tierra y la Luna es de 384.000 km, ¿cuánto averiguó el tiempo que un rayo de luz demora en llegar desde el Sol a la Tierra, el demora un rayo de luz en cual corresponde a 8 minutos y 19 segundos. Esto corresponde a 499 segundos y ir y volver desde nuestro multiplicado por la velocidad de la luz obtuvo el siguiente resultado: planeta hasta ella? 499 s x 300.000 km/s = 149.700.000 km (distancia Tierra-Sol) Es importante señalar que la luz tarda menos tiempo en llegar a las estructuras cósmicas que están más cerca de la Tierra, en relación a las que están más lejos. La Tierra en el Universo 167
  • 169. U5 6/7/10 16:51 Página 168 Trabaja con la información 1. Analiza la siguiente tabla, que muestra diferentes distancias astronómicas. Luego, desarrolla en tu cuaderno las actividades planteadas. Tabla N° 3: Distancias astronómicas, en años luz. Distancia entre la Tierra y la estrella más cercana. 4,2 años luz Distancia desde nuestro planeta a Sirio, la estrella más brillante. 8,7 años luz Distancia desde la Tierra al centro de la Vía Láctea. 28.000 años luz Ancho de la Vía Láctea. 30.000 años luz Diámetro de la Vía Láctea. 100.000 años luz Distancia desde la Tierra a la galaxia más cercana (una de las nubes 180.000 años luz magallánicas). Distancia entre nuestro planeta y el cuerpo celeste más lejano, visible 2.200.000 años luz a simple vista o con binoculares (galaxia de Andrómeda). Estructura cósmica a mayor distancia que se ha podido ver desde la Más de 10.000.000.000 Tierra, a través de un telescopio. años luz Fuente: Programa de Estudio NB6. Estudio y Comprensión de la Naturaleza, 8º Básico. Mineduc (adaptación). a. Expresa, en notación científica, las distancias desde la tercera fila (distancia desde la Tierra al centro de la Vía Láctea) hasta la última. b. Calcula, en kilómetros: la distancia entre la Tierra y la estrella más cercana, y la distancia desde nuestro planeta a Sirio (para hacerlo, multiplica cada distancia por la velocidad de la luz). Expresa los resultados en notación científica. c. ¿Cuánto tiempo demoraría un viaje desde la Tierra a la galaxia más cercana, viajando a la velocidad de la luz? ¿Sería posible realizar este viaje?, ¿por qué? Conociendo más En el siglo XVI, Copérnico Tabla N° 4: Distancia al Sol según cálculos de Copérnico y actuales. calculó matemáticamente las distancias relativas entre los Planeta Copérnico Actuales (UA) planetas conocidos entonces y Mercurio 0,386 0,387 el Sol. La tabla muestra esas Venus 0,719 0,723 distancias en comparación con las actuales. Las distancias Marte 1,520 1,524 están en Unidades Júpiter 5,219 5,203 Astronómicas (fracción de la Saturno 9,174 9,555 distancia de la Tierra al Sol). ¿Qué puedes concluir a partir En: http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_astron%C3%B3mica de la tabla? (consultada en abril de 2008). Adaptación. 168 Unidad 5
  • 170. U5 6/7/10 16:51 Página 169 UNIDAD 5 Evaluando lo aprendido 1. Completa en tu cuaderno el siguiente cuadro con la información de la Vía Láctea que se solicita. ¿A qué se debe su Tipo de galaxia al que Lugar donde se Dibujo nombre? corresponde encuentra el Sistema Solar uaderno Copia en tu c 2. Completa las siguientes oraciones en tu cuaderno. a. Los planetas interiores del Sistema Solar son: …, …, … y … . b. Los planetas exteriores del Sistema Solar son: …, …, … y … . c. El Sol presenta movimientos de … y … . d. Las fases de la luna son: …, …, … y … . e. Los planetas que no poseen satélites naturales son: … y … . 3. A partir del anexo de la página 186, que muestra los valores de algunas medidas astronómicas, realiza las actividades propuestas. a. Expresa las medidas astronómicas de la tabla en notación científica. b. Elige tres de las medidas astronómicas de la tabla y exprésalas en años luz. Para ello, usando una calculadora, divide la medida elegida por un año luz expresado en kilómetros. Por ejemplo: Distancia Tierra-Sol = 144.000.000 = 0,00001522 años luz 9.460.000.000.000 c. ¿A qué planeta del Sistema Solar demora más en ir y volver la luz desde el Sol? d. ¿A cuál demora menos en ir y volver la luz del Sol? ¿Cómo estuvo tu trabajo? Revisa tus respuestas a las actividades 1, 2 y 3. Si completaste correctamente el cuadro de la actividad 1, ¡excelente! De lo contrario, repasa la página 160 y vuelve a responder. Si las oraciones de la actividad 2 las completaste con los términos correctos, ¡muy bien! Si cometiste algún error, repasa las páginas 160 a 164 y contesta nuevamente. Si respondiste correctamente la actividad 3, ¡felicitaciones! En caso contrario, repasa las páginas 166 y 167 y responde nuevamente. La Tierra en el Universo 169
  • 171. U5 6/7/10 16:51 Página 170 Taller Científico PROCESOS CIENTÍFICOS LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO Análisis de resultados y conclusiones Observación Para analizar los resultados de la tabla, Hubble estableció que las galaxias se van distanciando unas de otras, razón por es importante hacer la cual planteó la teoría del Universo en expansión. una “lectura comprensiva” de sus Problema científico filas y columnas. Además, la ¿Qué relación existe entre la velocidad con que las galaxias se alejan de la Tierra interpretación de los y la distancia a la que se encuentran de nuestro planeta? resultados influye en las conclusiones, Formulación de hipótesis permitiendo argumentar la Aplicando lo aprendido en esta unidad, responde las siguientes preguntas en aceptación o rechazo tu cuaderno: de la hipótesis. a. ¿Qué planteamiento(s) propone esta teoría respecto a la velocidad con que se mueven las galaxias? b. ¿Por qué el movimiento de las galaxias podría explicar que el Universo está en expansión? c. Basándote en las respuestas que diste a las preguntas anteriores, formula una hipótesis para el problema planteado. Experimentación y control de variables Reúnete con dos compañeros o compañeras, y consigan estos materiales: - regla. - calculadora. - papel milimetrado. Diseño experimental 1. Observen los esquemas que aparecen a continuación, los que representan un Universo unidimensional en su origen (I), y la expansión del Universo unidimensional observada al cabo de 10 segundos (II). I (tiempo = 0): II (tiempo = 10 s): 170 Unidad 5
  • 172. U5 6/7/10 16:51 Página 171 UNIDAD 5 2. Seleccionen un punto del esquema I como centro de observación y, a partir de él, midan las distancias a los demás puntos. Registren los valores en la tabla que les mostrará su profesora o profesor, considerando todos los puntos, excepto su centro de observación. 3. Repitan el paso anterior con el esquema II, tomando el mismo centro de observación del esquema I. Registren los datos en la tabla. 4. Determinen el aumento de la distancia y anoten sus resultados en la tabla. ¿Cómo lo harán? Coméntenlo con su profesora o profesor. 5. Determinen cómo calcular la velocidad con que cada punto se aleja del centro de observación. Anoten sus resultados en la tabla. 6. Consigan papel milimetrado para graficar sus resultados: ubiquen la distancia inicial en el eje horizontal o eje x, y la velocidad de alejamiento, en el eje vertical o eje y. Recolección de datos Copia en tu cuaderno la tabla que te indicará tu profesora o profesor. Análisis de resultados y conclusiones A partir del análisis de la tabla y del gráfico, respondan en sus cuadernos: 1. ¿Se puede afirmar que la velocidad con la que los puntos se alejan del centro de observación es proporcional a la distancia que los separa de dicho centro?, ¿es esto válido para cualquier centro de observación? Comparen sus resultados con los de otros grupos. 2. ¿Qué piensan que ocurriría en un tiempo de 20 segundos? Expliquen. 3. ¿Cómo se relaciona la actividad realizada con la teoría de la expansión del Universo? 4. A partir de los resultados, ¿validan su hipótesis?, ¿por qué? ¿Cómo trabajé? Copia las siguientes conductas en tu cuaderno y escribe Sí o No, según corresponda. 1. ¿Pude establecer una hipótesis para el problema? 2. ¿Traje los materiales que necesitaba? 3. ¿Cumplí con las tareas que me correspondía? 4. ¿Registré todos los datos en la tabla, de manera correcta? 5. ¿Escuché y respeté las opiniones de mis compañeros y compañeras? 6. ¿Llegué a conclusiones concretas en relación a la teoría de Hubble? La Tierra en el Universo 171
  • 173. U5 6/7/10 16:51 Página 172 Noticia Científica LA MÁS LEJANA… Chilenos forman parte del equipo que descubre la galaxia más lejana La luz de aquella galaxia cruzó el Universo Las primeras galaxias emiten una luz extre- hasta llegar a la Tierra. Lo que vemos ahora madamente débil, ya que son pequeñas y es el pasado, y sucedió hace más de 12 mil están lejos. “Estamos observando los millones de años. “Son cifras tan altas, que no primeros objetos del Universo”, dice Infante, nos dicen nada”, explica el profesor de la muchos de los cuales es probable que no Universidad Católica, Leopoldo Infante. La existan. En cifras: 24 mil millones de años galaxia fue llamada A1689-ZD1 y es la más luz hay entre la Tierra y A1689-ZD1 y 12,6 lejana que se ha descubierto. Se encuentra a mil millones de años desde que la luz de esa más de 24 mil millones de años luz. galaxia fue emitida. Con esto concluyeron que solo el 5% de la edad del Universo había El doctor Larry Bradley, de la Universidad transcurrido cuando la galaxia emitió la luz John Hopkins, lideró el equipo en el que que ahora observamos. incluyó a Leopoldo Infante y a la doctora Fuente: El Mercurio, Verónica Motta, de la Universidad de sección Ciencia y Tecnología, Valparaíso. “El año 2000 recibimos una 24 de enero de 2008. Adaptación. invitación para colaborar con el equipo del profesor Holland Ford. Ellos construyeron la cámara ACS (Advanced Camera for Surveys), instalada en el telescopio espacial Hubble. Nuestra misión era estudiar los mismos objetos que ellos observaban desde el Hubble, pero con los instrumentos que teníamos en Chile”. El interés se suscitó porque los telescopios del norte hacen observaciones infrarrojas, esenciales para este tipo de estudio. Responde en tu cuaderno 1. ¿Cuál es la importancia de este descubrimiento? 2. ¿Por qué los investigadores chilenos fueron partícipes de este descubrimiento? 3. ¿Es posible que en la actualidad esta galaxia esté presente en el Universo? 172 Unidad 5
  • 174. U5 6/7/10 El Universo 16:51 Toda la materia, energía y espacio existentes. Página 173 Teorías Estructuras cósmicas Medidas astronómicas Geocéntrica Cuerpos opacos Año luz Unidad astronómica La Tierra es el centro del Planetas, meteoritos, asteroides, Distancia que recorre la luz Distancia que existe entre Universo. nebulosas, satélites naturales. en un año, a una velocidad la Tierra y el Sol. Su valor de 300.000 km/s aproximado es de (9,46 x 1012 km). 149.600.000 km. Heliocéntrica El Sol es el centro del Cuerpos luminosos Universo. Estrellas. Big Bang El Universo se formó a partir de una gran explosión. Sistema Solar Ley de Hubble Galaxias Vía Láctea Formado por una estrella Mientras más lejana está Agrupaciones de estrellas, polvo, Galaxia de forma espiral (el Sol), ocho planetas, Resumiendo una galaxia de la Tierra, gases, agujeros negros, nebulosas, en la que se encuentra planetas enanos, satélites esta se aleja con mayor planetas, asteroides, cometas, etc. nuestro planeta. naturales, asteroides, velocidad. Se clasifican en espirales, elípticas cometas y meteoritos. e irregulares.La Tierra en el Universo 5UNIDAD173
  • 175. U5 6/7/10 16:51 Página 174 Responde nuevamente la actividad Demuestro lo que sé…, de la página 149, para que evalúes cuánto has avanzado. 1. Observa las siguientes imágenes. Luego, responde las preguntas planteadas en tu cuaderno. A B C D E F a. ¿Qué observas en cada una de las imágenes? b. ¿En qué se diferencian las imágenes E y F de las demás?, ¿para qué sirve cada uno de estos objetos tecnológicos? c. ¿En qué se diferencian las estructuras cósmicas de las imágenes A y C? d. ¿A qué se debe la luz que emite la estructura cósmica de la imagen D? Compara tus respuestas con las que diste la primera vez. ¿Cambiaron o son iguales?, ¿a qué se debe esto? Ahora profundiza tus respuestas e. Describe en tu cuaderno las siguientes estructuras cósmicas: cometa, asteroide, satélite natural, nebulosa y galaxia. f. Nombra los planetas que forman parte del Sistema Solar, desde el más cercano al más lejano al Sol. g. Explica cómo se determinan las distancias a las que se encuentran los astros. h. ¿Qué es un año luz?, ¿y una unidad astronómica? 174 Unidad 5
  • 176. U5 6/7/10 16:51 Página 175 UNIDAD 5 Mapa conceptual Anota los siguientes conceptos en tu cuaderno y realiza con ellos un mapa conceptual. Puedes agregar otros, si lo requieres. Vía Láctea Unidad astronómica Año luz Galaxias Distancias espaciales Meteoritos Universo Observatorios astronómicos Satélites naturales Planetas Estrellas Sistema Solar Cometas Asteroides Sol ¿Qué haces tú? La Tierra está envuelta por la atmósfera, capa gaseosa que ayuda a generar condiciones óptimas para la vida, pues favorece el calentamiento de la superficie terrestre, evitando la pérdida excesiva de calor al actuar como un invernadero. Parte del calor de la superficie terrestre se transmite al espacio y otra parte se mantiene en la Tierra debido a la acción que ejerce el dióxido de carbono. No obstante, en las últimas décadas, el aumento considerable de emanaciones de dióxido de carbono, agente contaminante generado en la combustión, ha intensificado el efecto invernadero, generando un aumento en la temperatura del planeta, fenómeno conocido como calentamiento global. Evalúa tus actitudes Responde, en tu cuaderno, las siguientes preguntas relacionadas con la actitud frente al cuidado de la atmósfera. 1. ¿Quiénes son los principales responsables del aumento de dióxido de carbono? 2. ¿Cómo se podría disminuir la cantidad de dióxido de carbono emanado hacia la atmósfera? Explica. 3. Averigua sobre el calentamiento global y sus efectos; por ejemplo, en el aumento de la temperatura del planeta, los deshielos de los casquetes polares y el aumento de las zonas desérticas. 4. ¿Qué puedes hacer tú para contribuir a la disminución del calentamiento global de nuestro planeta? La Tierra en el Universo 175
  • 177. U5 6/7/10 16:51 Página 176 ¿Qué aprendiste? I. Lee detenidamente cada pregunta y escribe en tu cuaderno la alternativa correcta. 1. “La Tierra es el centro del Universo”. ¿A 5. ¿Cuál de las siguientes no qué teoría corresponde este enunciado? es una característica de la Vía Láctea? A. Big Bang. B. Geocéntrica. A. En su centro se encuentra el Sistema C. Heliocéntrica. Solar. D. Ley de Hubble. B. Representa casi el 70% de la masa del Sistema Solar. 2. ¿Cuál de los siguientes científicos formuló C. Una de sus estrellas es el Sol. la teoría heliocéntrica? D. Es grande y de tipo espiral. A. Edwin Hubble. 6. ¿Cuál de las siguientes características B. George Gamow. presenta el Sol? C. Claudio Ptolomeo. A. Posee una atmósfera rica en oxígeno. D. Nicolás Copérnico. B. Representa casi el 70% de la masa del Sistema Solar. 3. ¿Qué es una nebulosa? C. Es un astro inmóvil. D. Está compuesto principalmente por A. Una acumulación de estrellas, gas y hidrógeno y helio. polvo interestelar. B. Un grupo de estrellas en un período 7. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es tardío de evolución. correcta? C. Una estructura compuesta de gas y polvo interestelar, que no emite luz. A. La Vía Láctea es una galaxia elíptica. D. Es una masa de gases, como el B. Los meteoritos solo giran entorno a los hidrógeno y el helio, que emite luz grandes planetas. propia. C. Los planetas son astros que emiten luz propia. 4. ¿Cuál de las siguientes es una D. Actualmente, el Sistema Solar presenta característica de las galaxias espirales? nueve planetas. A. Su forma es globular y alargada. 8. ¿Cuáles de los siguientes planetas son B. Tienen forma de un disco achatado. interiores? C. No tienen estructura ni simetría bien definidas. A. Marte y Urano. D. Poseen pocas estrellas jóvenes y gran B. Venus y Marte. cantidad de estrellas viejas. C. Venus y Saturno. D. Mercurio y Urano. 176 Unidad 5
  • 178. U5 6/7/10 16:51 Página 177 UNIDAD 5 II. Observa las estructuras cósmicas de las siguientes imágenes y descríbelas en tu cuaderno. III. Completa la siguiente tabla en tu cuaderno. Unidad de medida astronómica Descripción Medida en km Año luz rno cuade en tu Unidad astronómica Copia IV. Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno: 1. ¿Qué postula la ley de Hubble? 2. ¿Qué teoría explica el origen del Universo? Descríbela. 3. ¿Cómo se miden las distancias astronómicas en el Universo? Explica. La Tierra en el Universo 177
  • 179. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 178 S olucionario A continuación se entregan las respuestas a los ítems propuestos en la sección ¿Qué aprendiste? de las unidades del libro. UNIDAD 1: Viviendo la adolescencia (páginas 44 y 45). Ítem I 1. B 2. C 3. C 4. C 5. D 6. A 7. D 8. B 9. B 10. D Ítem II 1. preovulatoria - endometrio. 2. ovulación - ovarios - LH. 3. postovulatoria - progesterona. 4. oviductos - menstruación - espermatozoide - cigoto. Ítem III 1. Una técnica que sirve para evitar el embarazo, algunos previenen el contagio de ETS. 2. a. Píldora anticonceptiva: tiene una alta eficacia, pero no previene el contagio de ETS. b. Preservativo: es muy eficaz si se utiliza correctamente, previene el contagio de ETS. c. Método de Billings: poco eficaz y no previene el contagio de ETS. Ítem IV 1. Sistema reproductor femenino: ovarios, oviductos, útero, vagina, vulva. Sistema reproductor masculino: testículos, epidídimo, conductos deferentes, vesículas seminales, próstata, uretra, pene. 2. La principal diferencia es que el sistema reproductor femenino está capacitado para albergar al embrión durante el período de gestación. 3. Testículos, epidídimo, conductos deferentes, uretra, pene, vagina, útero, oviducto. Ítem V 1. 1er trimestre: se forman brazos, piernas y la mayoría de los órganos, el corazón comienza a latir, es posible reconocer el sexo, al finalizar el trimestre mide 11 cm aproximadamente. 2do trimestre: termina de madurar el sistema circulatorio y nervioso, aumenta los movimientos, mide 30 cm aproximadamente. 3er trimestre: el feto crece rápidamente, madura el sistema respiratorio, crece hasta alcanzar unos 50 cm. 178 Anexos
  • 180. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 179 2. Desde la placenta, a través del cordón umbilical. 3. En la placenta. UNIDAD 2: Ciclos en la naturaleza (páginas 76 y 77). Ítem I 1. D 2. D 3. C 4. C 5. A 6. D 7. B Ítem II Ciclo del carbono: Elementos que circulan: CO2, O2, C6H12O6 (glucosa). Organismos que participan: productores: plantas, algas, fitoplancton y algunas bacterias; consumidores: herbívoros, carnívoros; descomponedores: hongos y bacterias. Principales fenómenos: fotosíntesis, respiración, combustión, descomposición. Ciclo del nitrógeno: Elementos que circulan: N2, NH3, NH+, NO–, NO–. Organismos que 4 2 3 participan: descomponedores (bacterias fijadoras de nitrógeno, bacterias nitrificantes, bacterias desnitrificantes), productores, consumidores. Principales fenómenos: fijación de nitrógeno, amonificación, nitrificación, asimilación, desnitrificación. Ciclo del agua: Elementos que circulan: H2O. Organismos que participan: a través de la transpiración participan organismos productores (plantas, algas, fitoplancton y algunas bacterias) y consumidores (animales herbívoros y carnívoros). Principales fenómenos: evaporación, condensación, precipitación y transpiración. Ítem III a. Ríos, lagos, suelos y océanos. b. En los tres estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso). c. Si el agua de la Tierra dejara de evaporarse, el agua no podría reciclarse a través del ciclo hidrológico. d. Los organismos productores utilizan el CO2 de la atmósfera y liberan O2, el cual es utilizado por los consumidores para realizar el proceso de respiración. A su vez, los consumidores utilizan el carbono para fabricar moléculas. Los descomponedores liberan CO2 a la atmósfera producto de la degradación de materia orgánica. e. La materia de los desechos de los seres vivos, así como la de sus cadáveres no retornaría al ambiente, por tanto no habría una circulación de la materia. Solucionario 179
  • 181. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 180 UNIDAD 3: Transformaciones de la materia (páginas 112 y 113). Ítem I 1. B 2. A 3. D 4. B 5. B 6. D Ítem II A: elemento; B: moléculas, elemento; C: átomos; D: compuesto. Ítem III 1. Tierra: oxígeno y silicio; en el cuerpo humano: oxígeno, carbono e hidrógeno. Coinciden solo en el oxígeno. 2. Principalmente en minerales. 3. Principalmente en proteínas. Ítem IV 1. Elementos químicos; están formados por una sola clase de átomos. 2. S: sólido, de color amarillo, elemento no metálico, suave al tacto. Fe: sólido, de color gris oscuro, elemento metálico duro y pesado. 3. Situación 1: ocurre un cambio físico. Los elementos al mezclarse no pierden sus propiedades. 4. Situación 2: ocurre un cambio químico. Al calentar la mezcla se forma un producto nuevo. 5. No es posible separar el hierro. Ítem V 1. El gas que se produce, producto de la reacción, escapa al ambiente. 2. En este experimento se cumple la ley de la conservación de la masa, lo que pasa es que el gas se escapó. UNIDAD 4: Fuerza y movimiento (páginas 146 y 147). Ítem I 1. C 2. D 3. D 4. B 5. B 6. B 7. C 8. C 180 Anexos
  • 182. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 181 Ítem II 1. 2. a. Periódico, pues el tiempo en dar una vuelta es siempre el mismo. b. Fuerza de gravedad. c. 1,2 x 10–5 3. a. El peso, la fuerza del motor, la fuerza de roce y la fuerza normal. b. La fuerza del motor del auto. c. Hacia la derecha. d. El suelo. UNIDAD 5: La Tierra en el Universo (páginas 176-177). Ítem I 1. B 2. D 3. C 4. B 5. A 6. D 7. A 8. B Ítem II Galaxia: agrupaciones de estrellas, polvo, gases, planetas, asteroides, cometas, etcétera. Sol: estrella del Sistema Solar, constituida por plasma. Planetas: cuerpos celestes que no emiten luz propia y giran alrededor del Sol. Luna: satélite natural que gira alrededor de la Tierra. Cometa: pequeños astros rocosos que describen órbitas elípticas, alrededor de una estrella. Meteorito: fragmento de materia sólida, giran alrededor de una estrella. Ítem III Año luz: corresponde a la distancia que recorre la luz en un año viajando a 300.000 km/s. Esta es aproximadamente de 9 x 1012 km. Unidad astronómica: distancia media entre la Tierra y el Sol. Es aproximadamente 149.600.000 km. Ítem IV 1. La ley de Hubble establece que las galaxias se alejan de la Tierra con una velocidad proporcional a la distancia a la que se encuentran de él. 2. La teoría del Big Bang, que establece que al comienzo no había nada más que un átomo primordial muy pequeño, que contenía todo lo que sería el Universo. Este átomo explotó, originando todo el Universo. 3. Para calcular una distancia astronómica en el Universo se mide el tiempo que demora un rayo de luz en llegar a un punto determinado desde la estructura del Universo en estudio. Solucionario 181
  • 183. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 182 ¿C ómo aprendí? Luego de revisar lo que has logrado con tu aprendizaje, descubre qué estrategias usaste para aprender en cada unidad. Esto te servirá, ya que si tu rendimiento no fue el que esperabas, podrías cambiar algunas estrategias. 1. Copia en tu cuaderno la siguiente tabla y complétala respondiendo Sí o No. U1 U2 U3 U4 U5 a. Leí la unidad. b. Hice un listado con los conceptos principales y sus definiciones. c. Hice resúmenes de la unidad. d. Construí mapas conceptuales y esquemas. no er e. Hice un listado de preguntas sobre el tema de ad la unidad. cu tu f. Podría explicar lo aprendido a un compañero en a o compañera. pi Co g. Puedo dar un ejemplo que demuestre lo que aprendí. h. Busqué información adicional en internet o enciclopedias. i. Al terminar la unidad y responder la sección Bitácora, ¿tuve más respuestas correctas? 2. ¿Qué aspectos crees que puedes mejorar para lograr un mejor rendimiento el próximo año? Plantea una estrategia de trabajo que te ayude a lograrlo. Para esto, revisa los pasos que seguiste en aquellas unidades donde tu rendimiento fue muy bueno. 182 Anexos
  • 184. PAG178-192 6/7/10 TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS T 16:53 GRUPO 1 18 PERÍODO IA No metales VIII A Página 183 1,0 Metales 4,0 1 2 1 40,1 Masa atómica Gases nobles H Número atómico 20 He 2 13 14 15 16 17 abla periódica Hidrógeno II A Símbolo (en azul: sólido; III A IV A VA VI A VII A Helio Ca 6,9 9,0 Calcio en verde: líquido; 10,8 12,0 14,0 16,0 19,0 20,1 3 4 en naranja: gas; 5 6 7 8 9 10 2 en negro: elemento preparado Li Be B C N O F Ne Litio Berilio sintéticamente). Boro Carbono Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón Nombre 22,9 24,3 27,0 28,0 31,0 32,0 35,5 39,9 11 12 13 14 15 16 17 18 3 Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón III B IV B VB VI B VII B VII B IB II B 39,1 40,1 44,9 47,9 50,0 52,0 55,0 55,8 58,9 58,7 63,5 65,4 69,7 72,6 74,9 78,9 79,9 83,8 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Hierro Cobalto Níquel Cobre Cinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón 85,5 87,6 88,9 91,2 92,9 95,9 99 101,1 102,9 106,4 107,9 112,4 114,8 118,7 121,7 127,6 126,9 131,3 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Teluro Yodo Xenón 132,9 137,3 138,9 178,5 180,9 183,8 186,2 190,2 192,2 195,1 196,9 200,5 204,3 207,2 208,9 (210) (210) (222) 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 6 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Cesio Bario Lantano Hafnio Tantalio Volframio Renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio Talio Plomo Bismuto Polonio Astato Radón (223) (226) (227) (261) (262) (263) (262) (265) (266) (269) (272) (277) (285) (289) 87 88 89 104 105 106 107 108 109 110 111 112 114 116 7 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uuq Uuh Francio Radio Actinio Rutherfordio Dubnio Seaborgio Bohrio Hassio Meitnerio Ununnilio Unununio Ununbio Ununquadio Ununhexio 140,1 140,9 144,2 (147) 150,3 151,9 157,2 158,9 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0 174,9 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 LANTÁNIDOS 6 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Cerio Praseodimio Neodimio Prometio Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio 232,0 (231) 238,0 (237) (242) (243) (247) (247) 251 (254) (253) (256) (254) (257) 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 ACTÍNIDOS 7 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio LaurencioAnexos183
  • 185. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 184 E lementos y compuestos de interés ELEMENTOS QUÍMICOS ESENCIALES PARA LA VIDA Elemento Sirve para… Su falta produce… Se encuentra en… El correcto desarrollo de los huesos Junto con la carencia de y los dientes. También interviene en Leche, queso, pan y Ca vitamina D, produce el funcionamiento de los músculos y verduras. raquitismo. Calcio en la coagulación de la sangre. Forma parte de los huesos, de las Leche, aves, pescado, P membranas de las células y de los Debilidad general. carne, legumbres y ácidos nucleicos. frutos secos. Fósforo Activa los procesos que producen Mg energía en los seres vivos. Regula el Debilidad. Se paraliza el Leche, carne, verduras, funcionamiento de los músculos y los crecimiento. legumbres y nueces. Magnesio nervios. Forma parte de las proteínas que se No produce trastornos Alimentos proteínicos, S encuentran en el pelo y en las uñas. de importancia. como carne, pescado y Azufre huevos. Sal común. El potasio se Forman parte de los líquidos Calambres musculares, encuentra en la mayoría Na y K corporales. Influyen en la presión pérdida de apetito y de los alimentos: leche, sanguínea y en la transmisión del Sodio debilidad. chocolate, fruta, impulso nervioso. y Potasio verduras, cereales. Cl Forma parte del jugo gástrico y de Calambres musculares y Sal común. Cloro los líquidos corporales. pérdida de apetito. Anemia y poca Interviene en la producción de la Hígado, legumbres, Fe resistencia a las hemoglobina. carne, yema de huevo. Hierro infecciones. Favorece el desarrollo y la Enanismo y problemas Carne, cereales Zn reproducción celular. Facilita la con la piel. integrales, legumbres. Cinc cicatrización de las heridas. Activa los procesos que producen Ruidos en los oídos, falta Té, arroz integral, frutos Mn energía en los seres vivos. Ayuda a de memoria. secos, legumbres. Manganeso formar huesos. F Mantiene los dientes sanos y sin Mayor incidencia de Té, pescado y agua Flúor caries. caries. fluorada. 184 Anexos
  • 186. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 185 COMPUESTOS QUÍMICOS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS Compuestos orgánicos comunes Fórmula Nombre Características CH4 Metano Forma parte del gas natural. C3H8 Propano Combustible doméstico. C2H6O Es el alcohol que contienen las bebidas (cerveza, vino, licores). Alcohol etílico También se utiliza como desinfectante. C6H8O6 Vitamina C Sustancia presente en muchas frutas. (ácido ascórbico) C9H8O4 Fármaco que se utiliza como analgésico (contra el dolor), Ácido acetilsalicílico antitérmico (contra la fiebre) y antiinflamatorio. Es un azúcar simple. La mayoría de los hidratos de carbono C6H12O6 Glucosa que consumimos (en los azúcares, pan, pastas, arroz y papas) se transforman en glucosa en nuestro organismo. Se encuentra en algunos tejidos y en la sangre. Cuando su C27H46O Colesterol concentración en la sangre es elevada, puede provocar problemas cardiovasculares. ADN (ácido Contiene el código genético que guía la formación de las Muy compleja desoxirribonucleico) distintas proteínas de un organismo. (CH2–CH2)n Polietileno Son plásticos que se utilizan para fabricar bolsas, material de (CH2-CHCl)n PVC embalaje, juguetes y diversas estructuras. (policloruro de vinilo) Compuestos inorgánicos comunes Fórmula Nombre Características H2O Es el líquido más importante para los seres vivos. Debido a su estructura Agua interna, es el disolvente universal; por eso es tan importante. NH3 Es un gas de olor característico. Forma parte de muchos productos de Amoníaco limpieza. También se utiliza para fabricar abonos. CO2 Dióxido de Es un gas que se produce en la respiración y en las combustiones. Es carbono contaminante, pero no tóxico. Responsable del efecto invernadero. Monóxido de Es tóxico: puede producir la muerte por asfixia. Se produce en las CO carbono combustiones cuando hay poco oxígeno. Lo producimos en el estómago para hacer la digestión. En el comercio HCl Ácido clorhídrico se expende como ácido muriático. Cloruro de sodio NaCl Es el compuesto conocido como sal común. Se emplea para cocinar. (sal común) NaHCO3 Bicarbonato de Se utiliza para combatir la acidez estomacal. sodio Anexos 185
  • 187. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 186 M l edidas astronómicas Medidas astronómicas Diámetro de la Luna 3.470 km Diámetro de Marte 12.100 km Diámetro de la Tierra 12.760 km Diámetro de Júpiter 143.000 km Diámetro del Sol 1.390.000 km Distancia Mercurio-Sol 54.000.000 km Distancia Venus-Sol 108.000.000 km Distancia Tierra-Sol 144.000.000 km Distancia Marte-Sol 228.000.000 km Distancia Júpiter-Sol 778.000.000 km Distancia Saturno-Sol 1.430.000.000 km Distancia Urano-Sol 2.870.000.000 km Distancia Neptuno-Sol 4.490.000.000 km Distancia Tierra-Luna 384.000 km Fuente: MINEDUC, Programa Estudio y Comprensión de la Naturaleza NB6, Santiago de Chile, 2004. Adaptación. 186 Anexos
  • 188. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 187 T rabajo en el laboratorio MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO El trabajo en el laboratorio es muy interesante y motivador, sin embargo, debes conocer algunas normas básicas para que el trabajo que realices sea en forma segura. 1. Símbolos que advierten la peligrosidad de las sustancias químicas. Algunas de las sustancias químicas que se utilizan en el laboratorio pueden ser peligrosas. En los recipientes que contienen estas sustancias, aparecen símbolos que indican su peligrosidad. Es importante que los conozcas y comprendas su significado, para evitar accidentes cuando trabajes con ellas. Símbolo Peligro Precauciones Nocivo (Xn) Pueden producir graves daños por Evita la inhalación de sus vapores y inhalación, ingestión o penetración a todo contacto con tu cuerpo. través de la piel. Tóxico (T) Pueden producir envenenamiento, e Evita todo contacto de tu cuerpo con incluso la muerte, por inhalación, estas sustancias. ingestión o penetración por la piel. Irritante (Xi) Pueden originar inflamaciones, si están No respires sus vapores y evita el en contacto prolongado con la piel y contacto con tu piel y tus ojos. las mucosas. Corrosivo (C) Sustancias y preparados que tienen No respires sus vapores y evita el una acción corrosiva sobre la piel. contacto con tu piel y tus ojos. Comburente (O) Sustancias que reaccionan al estar en Evita cualquier contacto de estas contacto con otros productos, sustancias con otras que sean especialmente aquellos que son inflamables o combustibles. inflamables, desprendiendo calor. Inflamable (F) Sustancias que pueden inflamarse Mantén estos productos alejados de fácilmente, mediante una chispa, llama, llamas, chispas o de cualquier fuente o por el aumento de la temperatura. de calor. Explosivo (E) Sustancias y preparados que pueden Al trabajar con estos productos, evita explotar al acercarles una llama o por los choques, la fricción, las choques. chispas y el contacto con fuego. Anexos 187
  • 189. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 188 MATERIAL DE LABORATORIO A continuación, te presentamos algunos de los materiales de laboratorio de uso más común. Gotario: sirve para tomar una Mechero: fuente de calor que Pinzas: instrumento de metal o pequeña cantidad de líquido se utiliza para aumentar la madera, que se usa para sostener de un recipiente y vaciarla en temperatura de las sustancias. tubos y otros materiales que se otro, gota a gota. exponen al calor. Vaso de precipitado: material Probeta: material de vidrio Rejilla: se ubica sobre el trípode, de vidrio que se usa para medir que se usa para medir para proteger del fuego directo volúmenes de líquidos y como volúmenes de líquidos. el material de vidrio que se va a recipiente para preparar, calentar en el mechero. disolver o calentar sustancias. Soporte universal: Instrumento Trípode: soporte de metal Tubo de ensayo: tubo de vidrio que se usa como base para el utilizado para apoyar materiales utilizado para disolver o calentar montaje de diversos aparatos. que se van a calentar. pequeñas cantidades de sustancias. 188 Anexos
  • 190. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 189 NORMAS GENERALES PARA EL TRABAJO EN EL LABORATORIO Antes de realizar un experimento, lee No comas ni bebas en el laboratorio, ya que es atentamente las instrucciones de la guía de posible que los alimentos o bebidas se trabajo y escucha aquellas que te dará tu contaminen. profesor o profesora, además de cada uno de los pasos del procedimiento a seguir. Si tienes Mientras manipulas sustancias químicas, no te dudas, pregúntale a tu profesor o profesora. frotes los ojos ni te lleves material de laboratorio a la boca. No realices ninguna experiencia que no te haya señalado tu profesor o profesora. Experimentar Lávate siempre las manos después de realizar por tu cuenta puede ser muy peligroso, algún experimento y antes de salir del especialmente si trabajas con sustancias laboratorio. químicas. Si tienes el pelo largo recógelo antes de iniciar En el laboratorio, evita los juegos y las bromas, el trabajo en el laboratorio, especialmente si vas ya que, además de ser peligroso, interrumpes el a trabajar con fuego. trabajo de tus compañeros o compañeras. Avísale inmediatamente a tu profesor o Utiliza los elementos de protección personal, profesora, si ocurre algún accidente, o si con los que cuenta el laboratorio (tales como: detectas un procedimiento erróneo. delantal, guantes, gafas de seguridad), según te indique tu profesor o profesora. Cerciórate de que en el laboratorio haya un botiquín de primeros auxilios y un extintor Presta atención a las medidas de seguridad que apropiado para extinguir el fuego producido por te indique tu profesor o profesora, y a aquellas sustancias químicas. que se indican en este anexo. Nunca uses equipos o aparatos cuyo funcionamiento desconozcas. Si los necesitas, y no sabes cómo utilizarlos, pregúntale a tu profesor o profesora. Tu lugar de trabajo debe estar siempre limpio y ordenado. No coloques sobre la mesa de trabajo libros, ropa, mochilas u otras cosas que no necesites. Es importante que previo a iniciar las actividades en laboratorio, leas las indicaciones y sugerencias de la actividad que realizarás. Sin embrago, ¿qué otras medidas de seguridad deben practicar los estudiantes de la fotografía? Anexos 189
  • 191. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 190 B ibliografía Libros Alvarenga B, y otros, Física General, Editorial Harla, México, 1997. Chang, Raymond, Química, McGraw Hill Interamericana, México, 7ª ed., 2000. Curtis, H., Barnes, N.S., Invitación a la Biología, Editorial Médica Panamericana, Madrid, 5ª ed., 2000. Faughn, Jerry S, Serwy, Raymond A, Fundamentos de Física. (vol 1), Thomson Paraninfo, S.A, sexta edición, 2004. Fitzgerald, M., Embriología humana. El manual moderno, México, 1997. Fox, S.I., Fisiología humana, McGraw Hill Interamericana, España, 7ª ed., 2007. Ganong, William, Fisiología Médica. Manual Moderno, México, 19 edición, 2004. Giancoli, Douglas, Física, Prentice Hall Hispanoamericana, México, 4ª ed., 1998. Hewit Paul, Física conceptual. Editorial Pearson educación, México, décima edición, 2007. Jiménez, Sergio, Educación ambiental, Hiares, España, 2ª ed., 1996. Maza, José, Astronomía contemporánea, Editoral Universitaria, 1998. Purves, Savada, Orinas, Heller, La ciencia de la Biología, Panamericana, Madrid, 6ª ed., 2003. Quintana G., H, Espacio, Tiempo y Universo, Ediciones Universidad Católica de Chile, 1998. Santamaría, Francisco, Química general, Editorial universitaria, primera edición, 2006. Serway, Raymond, Física, McGraw Hill Interamericana, México, 4ª edición, 1997. Solomon, E., Biología, McGraw Hill Interamerica, Mexico, 5ª ed., 2001. Páginas web http://www.infojoven.cl/ Portal del instituto chileno de medicina reproductiva, dirigido específicamente a los jóvenes, Se encuentra información sobre el período de la adolescencia y sobre sexualidad, reproducción, métodos anticonceptivos e infecciones de transmisión sexual, en un lenguaje ameno y cercano. http://www.salusvision.com/Front/Home/_0vHKDPcc6EP39M50baTevd7pQXk31V7ENt6K5DtglSA Video que muestra una animación del desarrollo embrionario y fetal en la especie humana. http://www.pediatraldia.cl/cyd_pubertad.htm En este sitio es posible encontrar algunas respuestas a las preguntas más frecuentes que pueden presentarse en el periodo de la adolescencia y textos de información complementaria. 190 Bibliografía
  • 192. PAG178-192 6/7/10 16:53 Página 191 www.biologia.edu.ar/ecologia/CICLOS%20BIOGEOQUIM.htm Aparece información sobre el ciclo del nitrógeno y el carbono, tratados con profundidad. http://www.lenntech.com/espanol/ciclos-biogeoquimicos.htm http://www.lenntech.com/espanol/ciclos%20de%20la%20materia.htm Páginas que contienen la definición y clasificación de los ciclos biogeoquímicos y un diagrama explicativo. http://www.isftic.mepsyd.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2002/quimica/ Página que entrega información adicional sobre cada uno de los elementos químicos, como fecha y nombre de quien lo descubrió. http://www.educaplus.org/movi/2_3trayectoria.html Contiene información sobre los tipos de movimientos y definiciones de contenidos como fuerza y movimiento. http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/verContenido.aspx?ID=116660&PT=1 Sitio que incluye diversos recursos relacionados a los subtemas de física, como cinemática, dinámica, astronomía entre muchos otros. http://www.astromia.com/ Contiene información organizada en temas como: sistema solar, historia de la astronomía y personajes importantes. Además, incluye un glosario de términos relacionados con el tema. http://astrored.org/ Sitio dedicado al mundo de la astronomía, actualizado diariamente. Contiene noticias relacionadas con los avances científicos y tecnológicos e imágenes de alta calidad. http://fisicacuartomantenimiento.blogspot.com/ Página que contiene una variedad de presentaciones sobre temas físicos como algunos de los importantes descubrimientos sobre el movimiento pendular, la aceleración, Galilei y Newton. Nuestros agradecimientos a: NASA (National Aeronautics and Spaces Administration), por las fotografías de las páginas 116, 142 y 154. 191
  • 193. NATURALEZA 7AUTTX 23/6/10 17:55 Page 1 Año 2011 TEXTO DEL ESTUDIANTE Luis Flores Prado • José López Vivar • José Muñoz Reyes Rosa Roldán Jirón • Mario Toro Frederick 7º Educación Básica CIENCIAS NATURALES EDICIÓN ESPECIAL PARA EL MINISTERIO DE EDUCACIÓN PROHIBIDA SU COMERCIALIZACIÓN AÑO 2011