9fisico quimica

Guías para Enseñar y Aprender

CIENCIAS

NATURALES FISICO QUIMICA

EGB

9°

Gobierno de la Provincia de La Pampa Ministerio de Cultura y Educación

Guías para Enseñar y Aprender

Gobernador Ing. Carlos Alberto Verna Ministro de Cultura y Educación Prof. María de los Angeles Zamora Subsecretaria de Educación Prof. Berta Suarez de Delú Directora General de Educación Inicial y General Básica Prof. Raquel Fernández

Guías para Enseñar y Aprender

Autores Prof. Aldo Javier Richter Prof. Marcela Ortiz Diseño y Edición Juan Montalvo

EGB

9°

FISICO QUIMICA

9°

Autora: Prof: Marcela Ortiz

Edición: Juan Montalvo

Los autores de la presente guía agradecen la desinteresada y valiosa colaboración de los docentes que participaron en la revisión del material.

ANTOÑANA, María C. DRIUZZI, Marisa G. GONZALEZ, Marcela KATHREIN, Stella Maris LOPEZ GREGORIO, Cecilia SATRAGNO, Vanesa R. SORBA, Cristina.

Para los docentes Estimado colega: Las Guías para Enseñar y Aprender, instrumento que acompaña y/o complementa las propuestas de enseñanza del docente, acercan una propuesta didáctica concreta, para los diferentes años que conforman el Tercer Ciclo de la EGB. El propósito de las guías consiste en brindar una selección de contenidos, una sugerencia de actividades alternativas para trabajar los mismos y una secuenciación u ordenamiento temático posible.

Así, la articulación de los diferentes contenidos propuestos y la resolución de las diferentes consignas propician, en el alumno, el desarrollo de procedimientos y capacidades básicas. La búsqueda de fuentes adecuadas para completar los cuadros comparativos o las imágenes y esquemas hace que la información adquiera mayor significatividad.

De este modo queda sujeto al trabajo del aula el grado de profundidad que se usará para desarrollar los diferentes temas, y la utilización de las actividades adecuadas al contexto áulico.

Los autores

BLOQUES TEMATICOS BLOQUE 1: TRANSFORMACIONES QUIMICAS DE LA MATERIA Tranformaciones químicas. Reacciones químicas La ecuación química Ley de conservación de la Masa Clasificación de las reacciones químicas Oxidaciones y combustiones.

BLOQUE 2: BIOMOLECULAS Biomoléculas, su composición y funciones Hidratos de carbono o Glúcidos. Clasificación de los Hidratos de Carbono.

Funciones.

Lípidos, sus propiedades y funciones. Constitución de los Lípidos Tipos de Lípidos, sus estructuras y funciones.

Proteínas, su constitución y sus funciones.

Aminoácidos. Enzimas Acidos nucléicos. Nucleótidosy su composición. ADN y ARN. Moléculas de transporte de energía.

Reacciones de degradación y de síntesis.

BLOQUE 3: ONDAS Ondas. Elementos de una onda.

Clasificación de las ondas.

Fenómenos ondulatorios.

La luz y los colores El sonido BLOQUE 4: MOVIMIENTO Movimiento Velocidad y rapidez.

Movimiento rectilíneo uniforme Aceleración Movimiento rectilíneo uniformemente variado BLOQUE 5: FUERZAS Fuerzas y sus efectos.

Elementos de una fuerza Tipos de fuerzas Sistemas de fuerzas. Resultante Leyes de Newton

5

TRANSFORMACIONES QUIMICAS Recordemos un poco algunos conceptos que hemos analizado con anterioridad y que nos serán de mucha importancia para oder abordar éste nuevo tema.

¿CUÁLES SERÁN ESOS CONCEPTOS?

Esos conceptos son………

TRANSFORMACIÓN = CAMBIO = FENOMENO TRANSFORMACION QUIMICA: ES AQUELLA EN LA QUE LAS SUSTANCIAS CAMBIAN SUS PROPIEDADES DEBIDO A QUE SE ORIGINAN NUEVAS SUSTANCIAS CON PROPIEDADES DIFERENTES A LAS INICIALES. EN TODA TRANSFORMACION SE CUMPLE LA LEY DE CONSERVACION DE LA MASA

Cuando nos referimos a las TRANSFORMACIONES QUIMICAS o FENOMENOS QUIMICOS, en realidad estamos hablando de los que en QUIMICA se denominan REACCIONES QUIMICAS. Por lo tanto estamos incorporando un nuevo sinónimo.

TRANSFORMACIÓN QUÍMICA=CAMBIO QUÍMICO=FENOMENO QUIMICO= REACCIÓN QUIMICA

7

Actividad 1 1- En el siguiente listado de TRANSFOMACIONES, identificá con una “Q” aquellas que considerés que son REACCIONES QUIMICAS: • • • • • • • • • •

romper una taza de porcelana ( ) digerir un alimento ( ) doblar un trozo de alambre ( ) hacer papas fritas ( ) congelar un postre helado ( ) hornear una torta ( ) arrugar una hoja de papel ( ) desteñir con lavandina una remera ( ) agregar unas gotas de vinagre al agua ( emitir un sonido con una guitarra ( )

)

Las reacciones químicas pueden ocurrir natural y espontáneamente o bien pueden ser provocadas artificialmente por el hombre, ya sea en un laboratorio, en una fábrica, en la cocina de una casa, etc.

2- Elaborá un listado de REACCIONES O TRANSFORMACIONES QUIMICAS que puedan ocurrir en: abcd-

una cocina un laboratorio una fábrica una plaza o parque

Una reacción química es un proceso que demora cierto tiempo. En algunos casos solos unos pocos segundos y en otros casos puede demorar mucho mas tiempo, incluso años.

EXPLOSION DE UNA BOMBA

FORMACION DEL PETROLEO

3- Ordená las REACCIONES QUIMICAS que mencionaste en el ejercicio anterior por el tiempo en que tardan en ocurrir, desde las más rápidas a las más lentas.

En toda reacción química interviene la energía. Para que sucedan algunas reacciones químicas es necesario aportar energía a las sustancias que van a reaccionar. En otras reacciones, ocurre lo contrario, se desprende energía al producirse la reacción.

8

4- Dadas las siguientes REACCIONES QUIMICAS, indicá sobre las líneas de puntos cuáles corresponden a REACCIONES que necesitan energía y cuáles a las que desprenden energía. abcdef-

cocinar un budín……………………………………………………………………………………………………. quemar un poco de papel………………………………………………………………………………………. hervir verduras……………………………………………………………………………………………………… fotosíntesis de un vegetal……………………………………………………………………………………… tostar pan………………………………………………………………………………………………………………. encender un calentador a alcohol…………………………………………………………………………..

¿CÓMO SE ESCRIBEN O REPRESENTAN LAS REACCIONES QUIMICAS?

Los químicos han ideado una manera especial de escribir o representar a las reacciones químicas, esa forma recibe el nombre de ECUACIÓN QUÍMICA. Para ello utilizan una serie de símbolos y códigos que ahora veremos y analizaremos.

En primer lugar utilizan FORMULAS QUIMICAS para representar a las distintas sustancias que intervienen en la reacción química. ¿Qué son las FORMULAS QUIMICAS? Son un conjunto de SIMBOLOS que representan la constitución de las moléculas. Cada SIMBOLO (letra mayúscula o letra mayúscula acompañada de una letra minúscula) representa a un tipo de átomo.

Por ejemplo: El agua se representa por medio de la siguiente FORMULA QUIMICA

H2O

Es el símbolo que representa al átomo de HIDROGENO

Representa la cantidad de átomos de HIDROGENO

Es decir que una molécula de AGUA está formada por dos átomos de HIDROGENO y un átomo de OXIGENO.

Es el símbolo que representa al átomo de OXIGENO

RECOMENDACIÓN….

Los símbolos que representan los distintos tipos de átomos los podés sacar de una TABLA PERIODICA

9

Actividad 2 1-Describí la composición química de cada una de las siguientes moléculas:

abcde-

H N O3 Ca Br2 Al F3 Na2 O C5 H10

Además de utilizar las FORMULAS QUIMICAS, también se utilizan otras simbologías que veremos ahora, pero sobre una ECUACION QUIMICA propiamente dicha.

2 Ca

(s)

+

O2

SUSTANCIAS REACTIVOS

(g)

2 CaO

(s)

SUSTANCIAS PRODUCTOS

Entonces a ésta ECUACION QUIMICA la podemos leer de la siguiente manera: “Dos moléculas de calcio en estado sólido reaccionan con una molécula de oxígeno en estado gaseoso, para dar, dos moléculas de óxido de calcio sólido” ¿QUÉ SIGNIFICA CADA ELEMENTO DE LA ECUACIÓN QUÍMICA?

El número 2 delante de la primer sustancia = es la cantidad de moléculas de dicha sustancias que reaccionarán.

Ca = es la fórmula que representa las moléculas de las sustancias reactivos, en ésta caso se denomina CALCIO (s) = indica el estado de agregación en el que se encuentra esa sustancia, en éste caso SOLIDO + = se utiliza para separar las diferentes sustancias que intervienen o que van a reaccionar O = es la fórmula que representa las moléculas de la otra de las sustancias reactivos, en éste caso se denomina OXIGENO y su molécula está formada por dos átomos (lo indica el subíndice 2) (g) = indica que el estado de agregación de esa sustancia es GASEOSO = indica el sentido en el que se produce la reacción, separa los reactivos de los productos y además significa “PARA DAR” El número 2 indica lo mismo que en el primer caso.

CaO = es la fórmula de la nueva sustancia producto de dicha reacción química, que en éste caso se llama OXIDO de CALCIO (s) = lo mismo que en el caso anterior

Otros símbolos o elementos que pueden aparecer en una ECUACION QUIMICA son:

10

↓ ↑ ∅

indica que la sustancia que se formó es un sólido que precipita (precipitado) significa “gas que se libera” significa “calor”

Por lo tanto y a modo de resumen diremos que………

Las reacciones químicas se representan por medio de ECUACIONES QUIMICAS, las que brindan información sobre: • • •

las sustancias que intervienen en la reacción y su estado de agregación la proporción entre los reactivos y los productos. las ecuaciones químicas no describen completamente lo que ocurre durante la transformación química, solo permiten interpretar un cambio global.

Toda ecuación química se escribe del siguiente modo: • Los reactivos y los productos se separan por medio de una flecha que indica la dirección del cambio y que se lee “para da • A la izquierda de la flecha se escriben los reactivos y a la derecha de la misma los productos de la reacción. Cada sustancia se representa por medio de su fórmula química respectiva.

• Cuando existe más de un reactivo o más de un producto, éstos se separan por medio de un signo “+”, el cual se lee “se combina con” para los reactivos o “y” en el caso de los productos.

• En algunos casos se indica el estado en el que se encuentra las sustancias intervinientes por medio de (s) para indicar que la sustancia es sólida, (l) para las sustancias líquidas, (g) para las en estado gaseoso y (ac) para las que se encuentran disueltas en agua o en solución acuosa

Actividad 3 1- Indicá en cada una de las siguientes ECUACIONES QUÍMICAS, qué significa cada uno de los símbolos o elementos que en ella aparecen:

a- CaCO3 (s)

CaO (s)

carbonato de calcio

b-

H2 (g) +

Cl2

hidrógeno

c-

4 Fe (s)

d-

(g)

cloro

+ 3 O2

hierro

oxigeno

2 Hg O (s) óxido mercurico

e-

CH4 (g) + 2 O2 (g) metano

oxígeno

+

oxida de calcio

CO2 (g) dióxido de carbono

2 HCl (g) cloruro de hidrógeno

(g)

2 Fe2 O3 (s) oxido férrico

2 Hg (l) + O2 (g) mercurio

oxígeno

CO2 (g) + dióxido de carbono

2 H2 O (g) agua

2- Escribí en el lenguaje coloquial cómo se leen cada una de las ECUACIONES del ejercicio anterior.

11

Para indicar que el número de átomos de cada tipo es igual en los reactivos que en los productos, las ecuaciones químicas se deben escribir balanceadas. Para ello se utilizan coeficientes (números)que se escriben delante de cada fórmula de manera tal que se cumpla la “Ley de Conservación de la Masa”: En todo sistema cerrado la masa total no varía, cualquiera sea la transformación química que se produzca.

Las reacciones químicas son procesos en los cuales una o más sustancias se transforman un una u otras sustancias nuevas. Estos procesos consisten en un reordenamiento de los átomos que se agrupan de manera diferente en los reactivos y en los productos de la reacción, por lo que su cantidad e identidad se conserva. La ruptura de las uniones de los átomos en los reactivos y la formación de nuevas uniones entre átomos en los productos está siempre acompañada de cambios energéticos.

Para poder comprobar los expresado anteriormente, te propongo que analicés el siguiente ejemplo: El amoníaco (NH3) es una sustancia que se utiliza mucho en la fabricación de productos de limpieza, para obtenerlo se hace reaccionar nitrógeno (N2) gaseoso con hidrógeno (H2) gaseoso, según la siguiente ECUACION QUIMICA

N2 (g)

+

3 H2 (g) H

H

N N

1 molécula N2 2 átomos de N

H

H

H

H

3 moléculas H2 6 átomos de H

2 NH3 (g) H

N H

H

H

N H

H

2 moléculas NH3 2 átomos de N y 6 átomos de H

En consecuencia, lo que podemos observar es que la cantidad de átomos de N y de H es la misma a ambos lado de la ECUACION QUIMICA, solo han sido reordenados de otra manera diferente, formando así una nueva sustancia.

Actividad 4 1- Representá por medio de esferitas de diferentes colores las ECUACIONES QUIMICAS del ejercicio N° 1 de la ACTIVIDAD N°3 y luego comprobá haciendo el recuento de átomos a ambos lados de cada ecuación el cumplimiento de la LEY DE CONSERVACION DE LA MASA

12

2- Teniendo en cuenta la LEY DE CONSERVACION DE LA MASA, reflexioná y resolvé los siguientes problemas completando los cuadros correspondientes: a- Se ha comprobado que 80 gramos de calcio (Ca) se combinan exactamente con 32 gramos de oxigeno (O2 ) para formar óxido de calcio (CaO). ¿Cuántos gramos de óxido de calcio se formarán?

CALCIO (Ca) 80 gramos

OXIGENO (O2)

OXIDO DE CALCIO (CaO)

32 gramos

b- Para poder obtener 34 gramos de amoníaco (NH3) es necesario hacer reaccionar 28 gramos de nitrógeno (N2) y una cierta cantidad de hidrógeno (H2). ¿Cuántos gramos de hidrógeno serán necesarios utilizar en el caso presentado?

NITROGENO (N2)

HIDROGENO (H2)

28 gramos

AMONIACO (NH3) 34 gramos

c- Para formar 18 gramos de agua (H2O) se debe utilizar 2 gramos de hidrógeno (H2) y otra determinada cantidad de oxígeno (O2) ¿Cuántos gramos de oxígeno son necesarios? ¿Cuántos gramos de agua se formarán si se dispone de 64 gramos de oxígeno (O2)? ¿Cuántos gramos de hidrógeno se necesitarán en este último caso?

HIDROGENO (H2)

OXIGENO (O2)

2 gramos

AGUA (H2 O) 18 gramos

64 gramos

d- Para que 92 gramos de sodio (Na) reaccionen completamente se necesitan 32 gramos de oxígeno (O2), formándose en dicho caso óxido de sodio (Na2O) ¿Cuántos gramos de óxido de sodio de obtendrán? ¿Cuántos gramos de oxígeno se necesitarán para combinar con 46 gramos de sodio? ¿Cuántos gramos de óxido de sodio se formará en ésta caso?

SODIO (Na)

92 gramos

OXIGENO (O2)

OXIDO DE SODIO (Na2O)

32 gramos

46 gramos

13

?

¿CÓMO SE PUEDEN CLASIFICAR LAS REACCIONES QUIMICAS?

Las REACCIONES QUIMICAS se pueden clasificar desde el punto de vista de múltiples de criterios. Pero, lógicamente nosotros vamos a ver solo algunos de esos criterios y dentro de los mismos a los tipos de reacciones más habituales e importantes.

CRITERIO DE CLASIFICACION

TIPO DE REACCION

ENDOTERMICAS EN FUNCIÓN DE LA LIBERACION O NO DE CALOR

SEGÚN EL REORDENAMIENTO DE LOS ATOMOS

EN FUNCION DE LA LIBERACIÓN O NO DE ENERGÍA

14

EXOTERMICA

CARACTERISTICAS DE LA REACCION

son las que absorben calor del exterior son las que liberan calor

COMBINACION o SINTESIS

son las que a partir de dos sustancias se obtiene una nueva sustancia

DESCOMPOSICION

son las que a partir de una sustancia se obtienen dos o mas sustancias nuevas

ENDERGONICAS

son las que requieren un aporte de energía del del exterior

EXERGONICAS

son las que liberan energía

Veamos ejemplos de cada uno de los tipos de REACCIONES QUÍMICAS que aparecen en el cuadro anterior:

REACCION ENDOTÉRMICA: para freír un huevo es necesario entregar calor, es decir que el huevo absorbe calor para transformar sus componentes.

REACCION EXOTÉRMICA: al encender una vela y comenzar a quemarse sus componentes se libera calor

REACCION DE COMBIANCIÓN O SÍNTESIS:

4 K (s) + O2 (g)

2 K2 O (s)

potasio

oxido de potasio

oxigeno

De dos sustancias se obtiene una sola nueva sustancia Dentro de ésta categoría de reacciones se encuentran las reacciones denominadas ANABOLICAS que forman parte del METABOLISMO y que en el tema de BIOMOLECULAS ampliaremos con más detalles.

REACCION DE DESCOMPOSICIÓN:

Ba CO3 (s) carbonato de bario

BaO (s) + CO2 oxida de bario

(g)

dióxido de carbono

De una sustancia se obtiene dos o más sustancias nuevas En ésta otra categoría se ubican las reacciones CATABOLICAS o de DEGRADACION que al igual que las anteriores ampliaremos en el tema de BIOMOLECULAS

REACCION ENDERGONICA: la fotosíntesis de un árbol se puede llevar a cabo cuando éste absorbe energía lumínica proveniente del Sol.

REACCION EXERGONICA: la explosión de una bomba libera una gran cantidad de energía que puede llegar a destruir lo que encuentra a su alrededor.

15

Actividad 5 1- Clasificá las siguientes REACCIONES QUIMICAS en REACCIONES DE COMBINACIÓN o REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN, según corresponda:

a-

2 Hg O

2 Hg

+

O2

S O2

b-

S

+ O2

c-

N2

d-

Na2 C O3

e-

N2 O 5

f-

2 H2 O2

g-

2 Mg

+ 3 H2

+

2 N H3 Na2 O H2 O

+ O2

+

C O2

2 H N O3 2 H2 O

+

O2

2 MgO

2- Clasificá las siguientes REACCIONES QUIMICAS en ENDERGONICAS O EXERGONICAS, según corresponda: abcdefg-

Descomposición por acción del calor de CaCO3.

Respiración de un animal Un incendio de un bosque Descomposición por acción de la electricidad de una sal Cocción de fideos Asar carne Combustión de la nafta en un motor de un auto

Hay algunas reacciones a las que les vamos a dedicar un poco más de tiempo, debido a su importancia sobre todo para la BIOLOGIA. Estas reacciones son las de OXIDACION y las de COMBUSTION.

¿QUÉ SON LAS REACCIONES DE OXIDACION? Cuando se habla de OXIDACIÓN, hay varias acepciones para dicho término, pero nosotros vamos a definirla como aquella reacción química en la cual una determinada sustancia se combina con el oxígeno (se oxida).

Dentro de las reacciones de oxidación, podemos considerar dos grandes grupos:

-

OXIDACIONES LENTAS: son aquellas reacciones en las que una sustancia se combina con el oxígeno, desprendiendo calor pero no desprenden luz en forma de llama (fuego).

Por ejemplo: la oxidación del metal (hierro) que forma la hoja de un serrucho

16

Si representamos ésta REACCION QUIMICA por medio de su correspondiente ECUACION QUIMICA, resultaría

4 Fe (s)

+

hierro

-

3 O2 (g)

2 Fe2 O3

oxigeno

(s)

oxido férrico

OXIDACIONES RAPIDAS: son aquellas reacciones en la que también una sustancia reacciona con el oxígeno, desprendiendo calor y luz en forma de llama. Este grupo de reacciones recibe el nombre de COMBUSTIONES.

Por ejemplo: cuando encendemos

un fósforo.

¿QUÉ SON LAS COMBUSTIONES? Son las reacciones en las que una sustancia (el combustible) se combina o reacciona con el oxígeno (el comburente) para producir nueva sustancias (productos) y liberar energía fundamentalmente en forma de calor y algo de luz.

Muy importante!!!!

TODAS LAS COMBUSTIONES SON REACCIONES EXOTERMICAS

Las sustancias que se obtienen de una COMBUSTION van a depender del tipo de COMBUSTION que se produzca.

Si se produce una COMBUSTIÓN COMPLETA, los productos van a ser DIOXIDO DE CARBONO (CO2) Y AGUA (H2O). Este tipo de combustión ocurre cuando la cantidad de oxigeno es abundante y desprenden o liberan gran cantidad de calor.

Combustible + O2

CO2

+ H2 O + calor

En el caso de que la cantidad de oxigeno sea escasa, se produce una COMBUSTION INCOMPLETA y en dicho caso los productos son el MONOXIDO DE CARBONO (CO) (gas tóxico), CARBONO (C) y AGUA (H2O). En éste caso la cantidad de calor liberada es menor.

Combustible + O2

CO +

H2 O + calor

Combustible + O2

C + H2 O + calor

17

Actividad 6 1- Indicá debajo de cada figura cuáles corresponden a OXIDACIONES RÁPIDAS y cuáles a OXIDACIONES LENTAS: Hacer fuego para un asado

Respiracion de un pez

Respiración de un vegetal

Encender una cañita voladora

Oxidación de latas

Oxidacionde una tijera

Respiración de un caballo

2- ¿Cuáles de las siguientes ECUACIONES QUIMICAS corresponden a COMBUSTIONES COMPLETAS? Indicálas con una cruz (X)

a- (…..) b- (…..) c- (…..) d- (…..) e- (…..) f- (…..) g- (…..)

C2 H 4 + 3 O2 C5 H10 + 5 O2 C4 H10 + 6,5 O2 C 2 H 6 + 3 O2 C H 4 + 2 O2 C2 H2 + 1,5 O2 C6 H6 + 4,5 O2

2 CO2 + 2 H2O + calor 5 CO + 5 H2O + calor 4 CO2 + 5 H2O + calor 2 C + 3 H2O + calor CO2 + 2 H2O + calor 2 CO + H2O + calor 6 CO2 + 3 H2O + calor

RECORDA……

• Las combustiones completas dan como productos CO2 y H2 O • Las combustiones incompletas producen CO y H2 O o bien C y H2 O

18

3- Respondé: a- ¿Qué combustiones ocurren a diario en tu casa? b- ¿Qué combustibles utilizan en las mismas? c- ¿Qué oxidaciones podés percibir o ver a diario en tu vida cotidiana?

4- Investigá en algún libro de CIENCIAS NATURALES sobre las siguientes cuestiones y elaborá una explicación para cada una de las mismas: abcd-

¿Por qué se tratan de evitar las combustiones incompletas? ¿Por qué el monóxido de carbono es un gas tóxico? ¿Cómo se puede clasificar a los combustibles? Explicá y ejemplificá cada tipo. ¿Qué relación existe entre las combustiones y el EFECTO INVERNADERO?

5- Como actividad final e integradora de todo lo que respecta a las TRANSFORMACIONES QUIMICAS, escribí las referencias para cada una de las palabras que integran el siguiente “CRUCIGRAMA”.

1

R

E

A

C

T

I A

V

O

S

2

E

X

O

T

E

R

M

I

C

3

O

X

I

D

A

C

IM

O

N

D

E

S

C

O

M

P

O

S

I

C

I

O

C

O

M

B

U

S

T

I

O

N

C

A

4 5 6

O

L

I

C

A

P

R

O

D

U

C

T

O

S

E

N

D

E

R

G

O

N

I

9

E

C

N U

A

C

I

O

N

10

S

I

N

T

E

S

I

S

7 8

A

N

A

B

N

19

BIOMOLECULAS En éste tema vamos a trabajar de la siguiente manera, primero tendrás que ir leyendo y analizando los textos, explicaciones y figuras que se te presentan.

Cada tanto, entre los textos van aparecer indicaciones para que resuelvas diferentes actividades, por lo tanto cada vez que se te indique deberás resolverlas.

Tales actividades las encontrarás al finalizar todas las explicaciones sobre las BIOMOLECULAS. Ya habrás aprendido porque lo estudiaste en BIOLOGIA que todos los seres vivos

están constituidos por

CELULAS, pero ………

?

¿DE QUE ESTAN HECHAS LAS CELULAS?????

Todas las células de todos los seres vivos están formadas fundamentalmente por un grupo de sustancias orgánicas que se conocen con la designación de BIOMOLECULAS. Es importante aclarar que también hay sustancias inorgánicas que forman parte de las células y que tienen gran importancia como es el caso del agua y de ciertos minerales.

Las BIOMOLECULAS están constituidas principalmente por átomos de CARBONO, HIDROGENO, OXIGENO y NITROGENO (también puede intervenir el FOSFORO) y se pueden agrupar en: • • • •

HIDRATOS DE CARBONO O GLUCIDOS LIPIDOS PROTEINAS ACIDOS NUCLEICOS

Dentro de cada grupo existe gran variedad de sustancias que cumplen distintas funciones en la célula, pero podemos decir que en general las funciones de las BIOMOLECULAS se resumen en tres funciones primordiales: • • •

20

Formar las distintas estructuras de las células Aportar energía para los procesos que se llevan a cabo en las células Regular y controlar los procesos celulares

RESOLVE LA ACTIVIDAD N°1

HIDRATOS DE CARBONO O GLUCIDOS Azúcar de caña (SACAROSA)

GLUCOSA que se da a los enfermos en el suero

Harina de trigo que contiene ALMIDON

Golosina que está hecha de GLUCOSA

Papel fabricado con CELULOSA

Todos los ejemplos que aparecen en las imágenes precedentes corresponden a diferentes HIDRATOS DE CARBONO. Los HIDRATOS DE CARBONO son también llamados GLUCIDOS, CARBOHIDRATOS o AZUCARES. Son compuestos formados por CARBONO, HIDROGENO y OXIGENO. Los GLUCIDOS se pueden clasificar de la siguiente manera: MONOSACARIDOS

HIDRATOS DE CARBONO

DISACARIDOS

POLISACARIDOS

DE RESERVA ENERGETICA

ESTRUCTURAL

Los MONOSACARIDOS son las unidades estructurales de todos los GLUCIDOS, es decir las moléculas más sencillas de éste grupo de BIOMOLECULAS. Los MONOSACARIDOS mas importante son los que están constiutidos por seis átomos de carbono, doce átomos de hidrógeno y seis átomos de oxígeno (C6 H12 O6), entre los cuales podemos mencionar a la FRUCTOSA, la GALACTOSA, la GLUCOSA, etc.

Los MONOSACARIDOS se caracterizan por ser sólidos blancos cristalinos, de sabor dulce y solubles en agua.

De todos los MONOSACARIDOS el mas importante, sobre todo desde el punto de vista biológico es la GLUCOSA, debido a que es la fuente de energía primordial para todos los seres vivos. Es el combustible que utilizan las células para realizar el proceso de RESPIRACION CELULAR Vamos ahora a profundizar un poco más sobre la GLUCOSA, debido a que es el MONOSACARIDO más importante.

21

GLUCOSA

C6 H12 O6

Para una cuestión de simplicidad y debido a que la molécula de GLUCOSA presenta una estructura cíclica la representaremos mediante la siguiente figura, sabiendo que en cada punta del hexágono se ubica un átomo de carbono con sus respectivos átomos de hidrógeno y de oxigeno.

Otra reacción química muy importante que puede experimentar la GLUCOSA es la reacción de FERMENTACIÓN. Este proceso es el fundamento de la elaboración de ciertos alimentos como el pan, las facturas, el vino, la cerveza, ciertas tortas, la masa de las pizzas,etc.

En ésta reacción además de intervenir la GLUCOSA, intervienen unos microorganismos que son las LEVADURAS que posibilitan que el proceso ocurra.

La FERMENTACION es:

GLUCOSA

DIOXIDO DE CARBONO

+

ALCOHOL ETILICO

RESOLVE LA ACTIVIDAD N°2

Los DISACARIDOS son aquellos HIDRATOS DE CARBONO o GLUCIDOS formados por la unión de dos MONOSACARIDOS, de allí el nombre de DISACARIDOS. Entre ellos podemos mencionara la LACTOSA (azúcar propio de la leche), la MALTOSA (que se obtiene de la cebada tostada) y la SACAROSA (azúcar común de mesa que se obtiene de la caña azucarera).

La SACAROSA que es el DISACARIDO más común y abundante está formado por la unión de una molécula de GLUCOSA y una molécula de FRUCTOSA. Es un sólido blanco, cristalino, de sabor dulce y soluble en agua

SACAROSA

C12 H22 O11

Al igual que a la GLUCOSA y por una cuestión de simplicidad representaremos a la SACAROSA de la siguientes manera: glucosa

fructosa

Los POLISACARIDOS son GLUCIDOS formados por la unión de varios cientos de moléculas de MONOSACARIDOS y entre ellos se pueden distinguir dos subgrupos: los POLISACARIDOS DE RESERVA ENERGETICA como son el ALMIDON y el 22

GLUCOGENO y POLISACARIDOS ESTRUCTURALES como es el caso de la CELULOSA. El ALMIDON está formado por la unión de cientos de moléculas de GLUCOSA y se encuentra siempre en los vegetales, es decir que es la reserva de energía de los vegetales y por lo tanto el hombre y los animales lo incorporan a través de los alimentos.

El GLUCOGENO también está constituido por varios cientos de moléculas de GLUCOSA y cumple funciones de reserva energética pero se encuentra almacenado principalmente en el hígado del hombre y los animales superiores.

La CELULOSA es un POLISACARIDO que cumple funciones estructurales, como por ejemplo formar parte de la pared celular en las células vegetales, es decir que es un HIDRATO DE CARBONO que se encuentra en los vegetales. También se la conoce con el nombre de FIBRA VEGETAL Los POLISACARIDOS por ser moléculas de gran tamaño también se llaman MACROMOLECULAS. La representación simplificada de éstas MACROMOLECULAS podría ser la siguiente:

Obviamente aquí hemos representado solo una parte de éstas MACROMOLECULAS, porque como ya sabemos están constituidas por varios centenares de unidades de MONOSACARIDOS. Además es importante mencionar que si bien el ALMIDON, el GLUCOGENO y la CELULOSA tienen una estructura similar, existen ciertas diferencias entre cada uno de ellos, que dejaremos para analizar en otro momento.

RESOLVE LA ACTIVIDAD N°3

LIPIDOS Aceite de Girasol

Grasa vacuna

Aceite de Crema de leche higado de ballena

Yema de huevo

Las figuras que aparecen aquí arriba son todas ejemplos de LIPIDOS. 23

Los LIPIDOS son un conjunto muy amplio de sustancias orgánicas,las cuales tienen en común ser insolubles en agua y solubles en solventes tales como el alcohol, nafta, benceno, éter,etc.

En la composición química de los LIPIDOS intervienen CARBONO, HIDRÓGENO, OXIGENO y también aunque en menor proporción FOSFORO y NITROGENO. Dentro del grupo de los LIPIDOS se pueden mencionar: • • • •

Las Los Los Las

grasas aceites fosfolípidos ceras

• • • •

El colesterol Los jabones Algunas hormonas Algunas vitaminas

Las funciones que cumplen los LIPIDOS en los seres vivos también son variadas pero se pueden considerar como fundamentales dos de esas funciones: • •

Almacenamiento de energía (grasas y aceites) Formar membranas de importancia biológica (fosfolípidos)

Los LIPIDOS más importantes por su abundancia en los seres vivos y por sus funciones enn los mismos son GRASAS, ACEITES y FOSFOLIPIDOS. Las GRASAS y los ACEITES son sustancias que están formadas por unas moléculas un tanto complejas llamadas TRIGLICERIDOS,los que a su vez están constituidos por la unión de 4 moléculas más sencillas. Esas moléculas son: una molécula de glicerol o glicerina y tres moléculas de ácidos grasos.

Si representamos de manera simplificada la estructura de un TRIGLICERIDO (unidad estructural de las GRASAS y los ACEITES), podemos hacerlo de la siguiente forma.

ACIDOS GRASOS

GLICEROL

RESOLVE LA ACTIVIDAD N°4

Las moléculas de los FOSFOLIPIDOS, a semejanza de las de los TRIGLICERIDOS están fomados por la unión de una molécula de glicerol,dos moléculas de ácidos grasos y una molécula de ácido fosfórico.

ACIDOS GRASOS

GLICEROL

24

ACIDO FOSFORICO

Si bien la estructura química de los FOSFOLIPIDOS y los TRIGLICERIDOS de las GRASAS y de los ACEITES son muy semejantes. Existen algunas diferencias, que le confieren a los FOSFOLIPIDOS propiedades especiales: • •

Las moléculas de los TRIGLICERIDOS son completamente NO POLARES y por lo tanto no se pueden disolver en agua.

La molécula de un FOSFOLIPIDO tiene una parte NO POLAR (la constituida por los ACIDOS GRASOS) y una parte POLAR (la constituida por el ACIDO FOSFORICO). La parte NO POLAR es la porción de la molécula que no interacciona con el agua y por lo tanto se la denomina HIDROFOBICA y la parte POLAR es la porción que interacciona con el agua y se la llama HIDROFILICA.

PARTE NO POLAR O HIDROFOBICA

ACIDOS GRASOS

ACIDO FOSFORICO

GLICEROL

PARTE POLAR O HIDROFILICIA En forma más simplificada aún los FOSFOLIPIDOS se representan así: CABEZA POLAR e HIDROFILICA

COLAS NO POLARES e HIDROFOBICAS

Esta característica especial de las moléculas de los FOSFOLÍPIDOS es la que explica la disposición de éstos en la formación de las membranas celulares. Estos se disponen formando un bicapa (doble capa) con sus COLAS HIDROFOBICAS hacia adentro y sus CABEZAS HIDROFÍLICAS hacia fuera.

Este tema será profundizado en BIOLOGIA cuando se aborda todo lo referido a la MEMBRANA PLASMATICA y su composición y se analiza el modelo de “mosaico fludo” 25

RESOLVE LA ACTIVIDAD N°5

PROTEINAS Caseína de la leche

Proteínas carne de pollo Hemoglobina de la sangre

Clara de huevo (ovolabúmina)

Todas las figuras que aparecen aquí arriba son ejemplos de PROTEINAS. Las PROTEINAS son un conjunto de sustancias orgánicas muy numeroso y variado, las cuales están constiutidas por CARBONO, HIDROGENO, OXIGENO y NITROGENO. Debido al gran número de PROTEINAS que existen, es que las funciones de las mismas en los seres vivos son inmumerables ya que cada PROTEINA tiene una función determinada, pero se pueden resumir en las siguientes funciones: • • • •

Formar estructuras dentro de la célula Activar reacciones químicas en la célula y los organismos Actuar como anticuerpos Transportar sustancias en el organismo, etc.

Todas las PROTEINAS son macromoléculas (moléculas de gran tamaño) que estan formadas por la unión de miles de moléculas mas sencillas denominadas ANIMOACIDOS. Los AMINOACIDOS son moléculas sencillas, formadas por CARBONO, HIDROGENO, OXIGENO y NITROGENO, que tienen una estructura semejante, se conocen 20 tipos diferentes de ellos, los cuales se van uniendo de diferentes maneras y originan la gran variedad de PROTEINAS que se conocen.

Vamos a utilizar como en los casos anteriores formas simplificadas de representar a los AMINOACIDOS

De ésta manera podemos esquematizar una PROTEINA (cadena de AMINOACIDOS) de la siguiente forma: 26

Dentro del grupo de las PROTEINAS hay unas que tienen una gran importancia por su participación en todos los procesos que ocurren dentro de las células y cuya función es activar y/o permitir que dichos procesos sucedan a una determinada velocidad. Esas PROTEÍNAS se llaman ENZIMAS. Las ENZIMAS son proteínas altamente específicas, es decir que para cada una de las reacciones que conforman el METABOLISMO CELULAR existe una ENZIMA adecuada y particular, y actúan como CATALIZADORES lo cual significa que actúan aumentando la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo.

RESOLVE LA ACTIVIDAD N°6

ACIDOS NUCLEICOS Los ACIDOS NUCLEICOS compuestos orgánicos (BIOMOLECULAS) de vital importancia para las células de cualquier ser vivo. Ellos son el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) Ambos ACIDOS NUCLEICOS están formados por la unión de varios cientos de moléculas denominadas NUCLEOTIDOS, que forman largas cadenas.

Un NUCLEOTIDO es una molécula un tanto compleja formada por la unión de tres moléculas más sencillas, que son: • Un monosacárido • Una base nitrogenada • Un ácido fosfórico Por lo cual de manera más simple un NUCLEOTIDO se representa de la siguiente forma:

ACIDO FOSFORICO

BASE NITROGENADA

MONOSACARIDO El MONOSACARIDO que conforma a un NUCLEOTIDO siempre tiene 5 átomos de carbono, acompañado de átomos hidrógeno y de oxígeno y puede ser la RIBOSA o la DESOXIRRIBOSA. La RIBOSA se encuentra en todos los NUCLEOTIDOS que van a formar el ARN y la DESOXIRRIBOSA en todos lo NUCLEOTIDOS que van a originar el ADN. Las BASES NITROGENADAS son compuestos formados por CARBONO, HIDROGENO, OXIGENO Y NITROGENO y pueden ser diferentes en cada NUCLEOTIDO. En los NUCLEOTIDOS que van a formar el ARN, estas bases pueden

27

ser: ADENINA, CITOSINA, GUANINA Y URACILO. En los NUCLEOTIDOS que conforman el ADN son: ADENINA, CITOSINA, GUANINA Y TIMINA El ACIDO FOSFORICO es común a todos los NUCLEOTIDOS. El ADN es el material genético de las células, que se transmite de una generación a otra. Los fragmentos de cadenas de ADN reciben el nombre de GENES, y son los que tienen las instrucciones que determinan las características de un individuo. El ADN predomina en el núcleo de la célula.

El ARN predomina en el citoplasma celular y su función principal es intervenir en la síntesis de proteínas.

Cada molécula de ARN es una cadena simple de millares de unidades de NUCLEOTIDOS.

Cada molécula de ADN (macromolécula) está formada por millares de NUCLEOTIDOS que se disponen en dos cadenas unidas entre sí por ciertas bases nitrogenadas. Esta unión entre las bases siempre se establece entre la ADENINA con la TIMINA y la CITOSINA con la GUANINA.

IMPORTANTE !!!

LAS UNIONES ENTRE LOS GRUPOS DE ACIDO FOSFORICO SON ALTAMENTE ENERGÉTICAS

Los NUCLEOTIDOS, además de ser las unidades estructurales de los ACIDOS NUCLEICOS, forman otras moléculas de gran importancia biológica cumplen la función de transportar energía dentro de las células. Entre éstos compuestos podemos citar el ATP (adenosintrifosfato) y el ADP (adenosindifosfato).

28

El ATP es un NUCLEOTIDO formado por un monosacárido, una base nitrogenada (adenina) y tres unidades de ácido fosfórico.

ADENINA

ACIDO FOSFORICO

MONOSACARIDO El ADP tiene una estructura similar pero presenta un grupo menos de ACIDO FOSFORICO. ADENINA

ACIDO FOSFORICO

MONOSACARIDO En la guía de BIOLOGIA podrás encontrar más información a cerca de éstas moléculas energéticas

RESOLVE LAS ACTIVIDADES N° 7 Y N° 8

REACCIONES DE DEGRADACIÓN Y SINTESIS Cuando abordamos el tema de las REACCIONES QUIMICAS, vimos que existían reacciones de SINTESIS y reacciones de DESCOMPOSICION. Si transferimos esto a las reacciones que ocurren dentro de las células y que conforman el METABOLISMO CELULAR, llamaremos a tales reacciones: REACCIONES DE SINTESIS y REACCIONES DE DEGRADACIÓN respectivamente.

Las reacciones de SINTESIS, también llamadas REACCIONES ANABOLICAS, son aquellas por las cuales a partir de moléculas sencillas se forman moléculas más complejas o macromoléculas para lo cual necesitan un aporte de energía.

Las reacciones de DEGRADACIÓN, también llamadas REACCIONES CATABOLICAS, son aquellas en las cuales las grandes biomoléculas “ se rompen” o degradan para dar las unidades estructurales (moléculas sencillas) que las conforman y liberan energía.

En todas las reacciones del METABOLISMO intervienen diferentes ENZIMAS REACCIONES DE DEGRADACION Cuando ingerimos algún alimento, es casi seguro que incorporamos a nuestro organismo HIDRATOS DE CARBONO, PROTEINAS, LÍPIDOS Y ACIDOS NUCLEICOS. Gran parte de todas éstas BIOMOLECULAS son degradas hasta obtener las unidades estructurales que las conforman: MONOSACARIDOS, AMINOACIDOS, GLICEROL, ACIDOS GRASOS Y NUCLEOTIDOS y también ENERGIA Dichas unidades estructurales son los NUTRIENTES que luego llegarán a las células. Las 29

reacciones por las cuales se obtienen esos NUTRIENTES reciben el nombre de REACCION DE HIDROLISIS Una reacción de HIDRÓLISIS no es más que una reacción de degradación por acción del agua y de enzimas por la cual las moléculas grandes generan moléculas más pequeñas.

Vamos a ver la representación de éstas reacciones para: DISACARIDOS y POLISACARIDOS ENZIMAS +

+ AGUA

DISACARIDO

2 MONOSACARIDOS

ENZIMAS + AGUA

POLISACARIDO (ALMIDON) Las enzimas que participan en ésta hidrólisis se denominan AMILASAS

UNIDADES DE MONOSACARIDOS (GLUCOSA) PROTEINAS + AGUA PROTEINA Las enzimas que participan en ésta hidrólisis se denominan PROTEASAS

ENZIMAS

UNIDADES DE AMINOACIDOS 30

LIPIDOS

ENZIMAS + AGUA

Las enzimas que actuan se denominan LIPASAS

TRIGLICERIDO

ACIDOS GRASOS GLICEROL

ACIDOS NUCLEICOS

ENZIMAS + AGUA

ACIDO NUCLEICO

NUCLEOTIDOS

REACCIONES DE SINTESIS Una vez obtenidas las unidades estructurales de cada BIOMOLECULA, es decir los NUTRIENTES, estos ingresan a las células y se utilizan como fuente de energía o como material para la construcción de nuevas BIOMOLECULAS que necesita la célula. Las reacciones por las cuales se elaboran estas nuevas sustancias a partir de los nutrientes son REACCIONES DE SÍNTESIS. Veamos la representación de algunas REACCIONES DE SINTESIS

31

SINTESIS DE POLISACARIDO (GLUCOGÉNO)

UNIDADES DE MONOSACARIDOS OBTENIDAS DE LA HIDRÓLISIS DE EL ALMIDÓN

+

AGUA

POLISACARIDO (GLUCOGENO) SINTESIS DE UNA PROTEINA

UNIDADES DE AMINOACIDOS OBTENIDOS DE LA HIDRÓLISIS DE UNA PROTEINA

+ AGUA

NUEVA PROTEINA

32

RESOLVE LA ACTIVIDAD N°9

Actividad 1 1- Buscá y recortá tres o cuatro etiquetas de diferentes alimentos que habitualmente consumas en las que se detallen la composición química de los mismos.

Teniendo en cuenta esas composiciones químicas, respondé: a- ¿Qué origen tienen los alimentos que seleccionaste: animal, mineral o vegetal? b- ¿Qué BIOMOLECULAS aparecen en tales etiquetas? c- ¿Todas las BIOMOLECULAS están presentes? c- Las BIOMOLECULAS que forman parte de la constitución química de esos alimentos ¿están presentes en las mismas cantidades o proporciones? d- ¿Qué relación podés advertir entre el origen de los alimentos y la presencia de BIOMOLECULAS en su composición?

2-Teniendo en cuenta lo que leíste a cerca de las BIOMOLÉCULAS, indicá con una cruz (X) aquellas afirmaciones que consideres CORRECTAS: • • • • •

Las BIOMOLECULAS son sustancias solamente inorgánicas. ( ) Las BIOMOLECULAS son compuestos formados primordialmente por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno. ( ) Algunas BIOMOLECULAS aportan energía para los procesos que se desarrollan en la célula. ( ) Las BIOMOLÉCULAS no son fundamentales para la vida de un ser vivo. ( ) Algunas BIOMOLECULAS forman estructuras dentro de las células. ( ).

Actividad 2 1- Buscá en algún libro de BIOLOGIA la ecuación química que representa la reacción de la RESPIRACION de un ser vivo , copiála en tu carpeta y luego respondé las siguientes preguntas: abcde-

¿Cuáles son los reactivos y cuáles los productos de dicha reacción? ¿Qué tipo de reacción química es? ¿Por qué? ¿Se trata de una reacción endotérmica o exotérmica ? ¿Por qué? ¿Cuál es el combustible y cuál el comburente de esa reacción? ¿Por qué es fundamental esta reacción para la vida de los seres vivos?

2- Teniendo en cuenta la reacción de la FERMENTACION respondé: a- ¿Cuáles son los reactivos y cuáles los productos de la reacción? a- ¿A qué tipo de reacción química corresponde? ¿Por qué? b- ¿Qué diferencias hay entre ésta reacción y la de la RESPIRACION? 3- Investigá y elaborá un informe sobre la participación de la reacción de la FERMENTACION en la elaboración del vino y en la fabricación del pan.

33

Actividad 3 1- Completá las siguientes afirmaciones a cerca de los GLUCIDOS: a- Los HIDRATOS DE CARBONO se pueden también se pueden denominar ..............................., .................................................. o ............................... b- Los CARBOHIDRATOS son sustancias ....................................... c- Los elementos químicos que intervienen en la composición de los GLUCIDOS son.........................., .............................. y .................... d- Las principales funciones de los GLUCIDOS en los seres vivos son........... ............................................................................................................... ........................................................... e- El combustible principal que proporciona energía a los seres vivos es la ...................... f- La sustancia de reserva energética en los vegetales es el.................... y en el hombre y los animales es el ........................... g- La ..............................es el glúcido que forma parte de la pared celular en las células vegetales y por lo tanto cumple funciones.........……………………………………. h- La unidad estructural del ALMIDON es la …………………………………………………………… i- La SACAROSA está formada por ………………………………… y ………………………………….. j- La FRUCTOSA en un ……………………………………………..

2- En el siguiente listado de alimentos, subrayá aquellos que contengan algunos de los HIDRATOS de CARBONO conocidos: -

pan papas carnes rojas caramelos pescados frutas verduras de hoja aceite leche huevos remolacha cereales manteca galletitas fideos mermelada agua mineral frutas secas

3- ¿De qué GLUCIDO se trata? Colocá sobre las líneas de puntos el nombre del GLUCIDO que corresponda: a- Se almacena en el hígado y en los músculos, es un polisacárido de reserva energática ................................................. b- Está formado por miles de unidades de glucosa y se encuentra principalmente en las harinas..................................

34

c- El hombre y ciertos animales no pueden degradarla y así utilizarlo como alimento .................................... d- Se presenta en forma de hilos o hebras que se usan para elaborar el papel......................................... e- Es una sustancia blanca, dulce y está formada por glucosa y fructosa.....................………….. f- Cuando se lo mezcla con agua forma el engrudo, ya que es insoluble en la misma- ....................................... g- Es el disacárido propio de la leche materna-…………………………………………………. h- Son los monosacáridos que forman al azúcar de mesa- ……………………………………… ………………………………………………………………………………

4- Sabiendo que 1 gramos de HIDRATOS de CARBONO nos aportan una cantidad de energía equivalente a 4 Calorías y que: • • •

una porción de pizza contiene 18,4 gramos de carbohidratos una lata de gaseosa contiene 40 gramos de carbohidratos una porción de helado de dulce de leche contiene 28,9 gramos de carbohidratos

¿Cuántas calorías incorporarías cuando comes 2 porciones de pizza con una lata de gaseosa y un helado de dulce de leche de postre?

Para poder gastar 660 Calorías deberías andar en bicicleta durante una hora seguida. ¿Qué tiempo tendrás que andar en bicicleta para gastar las calorías incorporadas?

Actividad 4 1- Marcá con una cruz (x) aquellas propiedades o funciones que caractericen a los LIPIDOS: abcdefghijk-

son solubles en agua ( ) son sustancias inorgánicas ( ) son fuente de energía ( ) forman membranas biológicas ( ) forman los GLÚCIDOS ( ) son solubles en éter, nafta y cloroformo ( ) son insolubles en agua ( ) forman los ácidos nucleicos ( ) son insolubles en éter, nafta y cloroformo ( ) son sustancias orgánicas ( ) son almacenamiento de energía ( )

35

2- Imaginá que sobre la mesa de trabajo tenés una botella con aceite de girasol y un pan de manteca, es decir que tenés un ACEITE y una GRASA. Teniendo en cuenta a éstos dos alimentos y sus propiedades completá el siguiente cuadro: PROPIEDADES

GRASAS

ACEITES

Estado físico Origen Color y aspecto Solubilidad en agua Solubilidad en otros solventes Compuestos que los forman 2- Los LIPIDOS (grasas y aceites) son moléculas muy energéticas. Un gramo de los mismos nos aporta 9 Calorías de energía, más del doble de la energía que nos proporciona la misma masa de un hidrato de carbono o de proteína.

Sabiendo que: -

un helado de crema contiene 14,3 gramos de grasa

-

una taza de leche entera contiene 8,15 gramos de grasa un plato de sopa de verduras contiene 1,93 gramos de grasa

¿Qué cantidad de calorías incorporarás si en un día consumís dos tazas de leche, un helado de crema y dos platos de sopa de verduras?

Actividad 5 1-Completá el siguiente esquema referido a la constitución química y funciones de los FOSFOLIPIDOS:

FOSFOLIPIDOS Su principal función So Los elementos que los forman

36

Constituidos por

2- Explicá por qué....: a- Los platos y cubiertos utilizados para comer un asado no se pueden desengrasar correctamente lavándolos con agua a pesar de que ésta se halle a muy elevada temperatura. b- Para lograr una buena limpieza de la vajilla es necesario recurrir al uso de algún detergente. c- Ciertas ceras que recubren el plumaje de las aves actuán como impermeabilizante para las mismas. d- En muchas dietas para perder el exceso de peso se recomienda consumir alimentos que contengan baja cantidad de lípidos.

Actividad 6 1- Completá las siguientes afirmaciones referidas a las PROTEINAS: a- Las proteínas son sustancias.................................. fundamentales para la vida de todos los seres vivos, formadas por la unión de ...............……………………………….. b- Sus moléculas se denominan............................................ y están constituidas por los elementos químicos...........................................……………………………………… c- Las enzimas son un tipo de ……………………………………………………………………………………… d- Las enzimas cumplen la función de………………………………………………………………………….

2- ¿Por qué las PROTEINAS son específicas?

3- ¿Cuáles de las siguientes funciones corresponden a las PROTEINAS? Resaltálas con un color • • • • • •

son fuente de energía actúan como enzimas actúan como anticuerpos son almacenamiento de energía forman estructuras celulares colaboran en la coagulación de la sangre

• • • •

protegen ciertos órganos transportan sustancias en el organismo actúan como hormonas forman la pared celular

4- ¿Cuáles de los siguientes compuestos son PROTEINAS? Ubicálos dentro del recuadro: • hemoglobina • aceite de maní • sacarosa • almidón PROTEINAS • ovoálbumina • caseína • glucosa • colágeno • ADN • elastina • fructosa • almidón • enzimas 37

5- Investigá como actuán las ENZIMAS en una determinada reacción quimica.

Elaborá un pequeño informe al respecto.

Actividad 7 1- Completá el siguiente esquema sobre la constitución de los NUCLEOTIDOS:

NUCLEOTIDO MONOSACARIDO

ADENINA

TIMINA

2- Completá el siguiente cuadro referido a los ACIDOS NUCLEICOS:

ADN MONOSACARIDO BASES NITROGENADAS ACIDO TIPO DE CADENA FUNCIONES UBICACIÓN EN LA CELULA

38

ARN

6- Respondé: abcd-

Los ACIDOS NUCLEICOS ¿son macromoléculas? ¿Por qué? ¿Por qué el ATP es un intermediario en el transporte energético? ¿Cómo se produce la unión de las cadenas de nucleótidos para formar el ADN? ¿Cuál tiene mayor contenido energético el ADP o el ATP? ¿Por qué?

Actividad 8 1- Completá el siguiente esquema referido a las BIOMOLECULAS:

SERES VIVOS FORMADOS POR

CONSTITUIDAS POR

SE CLASIFICAN EN

LIPIDOS

ACIDOS NUCLEICOS

FORMADOS POR

FORMADOS POR

MONOSACARIDOS 2- Completá el siguiente cuadro: SUSTANCIAS

Atomos que la Unidad Constituyen estructural

Función en los Ejemplos seres vivos

ACEITE DISACARIDO

PROTEINA ACIDO NUCLEICO GRASA POLISACARIDO

39

Actividad 9 1- Señalá con una cruz (X) aquellas afirmaciones que consideres INCORRECTAS y luego escribílas nuevamente en forma CORRECTA: a- Las reacciones anabólicas son reacciones de degradación. ( ) b- Las reacciones catabólicas son aquellas por las cuales se obtiene moléculas sencillas. ( ) c- Las reacciones de hidrólisis son reacciones anabólicas. ( ) d- Cuando se produce una reacción de síntesis forma una macromolécula. ( ) e- El metabolismo está conformado solo por reacciones anabólicas. ( ) f- Las reacciones que permiten obtener energía son las reacciones anabólicas. ( ) g- En todas las reacciones anabólicas y catabólicas intervienen enzimas. ( ) 2- Uní con flechas según corresponda: • • • • •

Reacción de degradación Hidrólisis de una proteína Hidrólisis del almidón Reacción anabólica Obtención de macromoléculas

* reacción de síntesis * amilasas * formación de una proteína * aminoácidos * reacción catabólica

3- Esquematizá las REACCIONES de SINTESIS de un TRIGLICERIDO y de un trozo de cadena de ARN. 4- Completá las siguientes reacciones: a- proteínas + agua -------------------------------------b- glicerol + acidos grasos -------------------------------------c- glucógeno + agua -------------------------------------d- aminoácido + aminoácido + aminoácido --------------------------------e- monosacárido + monosacárido ---------------------------------

5- Elaborá una red conceptual que contenga los siguientes conceptos y que explique la relación entre los procesos metabólicos.

Vos podés agregar otros conceptos que consideres convenientes: • • • • • • • • • •

40

Reacciones anabólicas Reacciones catabólicas Moléculas sencillas Moléculas complejas Macromoléculas Reacciones de degradación Reacciones de síntesis Nutrientes Liberación de energía Consumo de energía

NOTA El marco teórico precedente a las actividades propuestas y algunas de dichas actividades están basadas en: COSTAGUTA, MARIANA y otros. El Libro de la Naturaleza 8. 1998. Buenos Aires.

Editorial Estrada MAUTINO, JOSE M. Química 5- Aula Taller. 1995. Buenos Aires. Editorial Stella

41

ONDAS

?

¿QUE SON LAS ONDAS?

Las ONDAS1 son formas de transmitir energía sin que haya desplazamiento, transporte o traslado de materia.

Veamos ejemplos de ONDAS: Dos niños que juegan a agitar hacia arriba y hacia abajo una soga, producen una onda que se propaga a través de la cuerda. La cual no se desplaza solo se mueve de abajo hacia arriba y viceversa (oscila).

Cuando una persona habla, emite sonidos, que se propagan en forma de ondas. El aire a través del cual se propaga el sonido no se traslada o desplaza solo sufre oscilaciones.

Las olas del mar producidas por el viento transmiten energía desde mar adentro hacia la costa. El mar no sufre un desplazamiento solo puede verse que sube y baja (olas)

Cuando una persona habla por celular, se transmiten los sonidos de su voz a través de ondas por el aire, el cual tampoco experimenta un desplazamiento, solo oscila.

Las ondas que emiten las antenas de

radio o de TV

Como podrás observar en éstos ejemplos y en otros más que se te pueden ocurrir, cuando aparecen las ONDAS hay transmisión de energía (luz, sonido, energía cinética) pero no hay desplazamiento o traslado de la materia, solo hay una oscilación de la materia a través de la cual se propaga esa onda.

1

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física. EGB3. 1997. Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

42

Actividad 1 1- Subrayá con un color aquellas de las siguientes situaciones en las cuales estén presentes ONDAS: • • • • • •

un terremoto estirar y contraer un resorte lanzar hacia arriba una pelota hacer vibrar las cuerdas de una guitarra encender la cocina cocinar en le microondas

• • •

lanzar una piedra en una laguna comer un trozo de chocolate sacar una radiografía de rayos X

¿CUÁLES SON ESOS ELEMENTOS Y MAGNITUDES?

?

Toda ONDA posee ciertas magnitudes y elementos que la caracteriza2.

ONDA

♦ ♦ ♦ ♦ ♦

FRECUENCIA LONGITUD AMPLITUD PERIODO VELOCIDAD

CRESTA LONGITUD DE ONDA

VALLE

2

AMPLITUD

POSICIÓN DE EQUILIBRIO

Basado en REYNOSO, LILIANA, Física. EGB3. 1997. Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

43

♦

Se llama FRECUENCIA DE UNA ONDA a la cantidad de oscilaciones que produce una onda en unidad de tiempo.

Se expresa en unidades llamadas HERTZ (1 Hz = 1 oscilación completa en un segundo)

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física. EGB3. 1997. Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

♦ ♦ ♦ ♦

La LONGITUD DE ONDA es la distancia que separa dos crestas sucesivas o a dos valles sucesivos. Se expresa en nanometros (nm) La AMPLITUD DE ONDA es la distancia que separa la posición de equilibrio con una cresta o valle de la onda. Se expresa en nanometros (nm) El PERIODO es el tiempo que tarda una onda es producir una oscilación completa. Se expresa en unidades tiempo (segundos) La VELOCIDAD de una onda es la rapidez con que se propaga una onda en un determinado medio. Se puede expresar en Km/h o en m/s.

Otros datos importantes sobre las magnitudes y elementos que caracterizan a una ONDA son2: ♦ ♦ ♦

♦ ♦ ♦ ♦

¡TENE EN CUENTA

La FRECUENCIA y la LONGITUD de ONDA QUE….. caracterizan y definen a cada tipo de onda La FRECUENCIA y la LONGITUD de ONDA Una oscilación son inversamente proporcionales. completa es una La AMPLITUD de una ONDA está cresta y su valle directamente relacionada con la correspondiente.

INTENSIDAD de esa ONDA. Es decir que a mayor amplitud de una onda, mayor es la intensidad de la misma.

1 nanometro equivale Cuanto mayor es la FRECUENCIA de una a 10 –9 metros onda, mayor es la ENERGIA que transportan las ondas.

La VELOCIDAD de una ONDA depende del medio en el que ésta se propague.

La VELOCIDAD de propagación de la LUZ es 300.000 Km/s en el vacío.

La VELOCIDAD de propagación del SONIDO es de 357 m/s en el aire, 1.482 m/s en el agua y 5640 m/s en el vidrio.

Actividad 2 1- ¿Cuál es la frecuencia de una onda si la misma produce 14 oscilaciones en un tiempo de 2 segundos?

2- ¿Qué onda tendrá mas energía: una que produce 25 oscilaciones en 5 segundos o una que provoca 90 oscilaciones en 15 segundos? ¿Cuál tendrá mayor longitud de onda? Justificá tus respuestas.

3- Dibujá una ondas que cumplan con los siguientes requisitos: a- Tiene 5 crestas y 5 valles, su amplitud de onda es de 2 cm y su longitud de onda de 3 cm. b- Tiene 3 crestas y 3 valles con una amplitud de 3 cm y una longitud de onda de 5 cm.

2

Basado en MAUTINO, JOSE M. Física y Química.2004. Buenos Aires. Editorial Stella

44

4- De las ondas que dibujaste anteriormente ¿cuál tiene mayor frecuencia? ¿Cuál transporta menos energía? ¿Cuál tiene mayor intensidad? Justificá tus respuestas.

5- ¿Por qué vemos primero un avión que pasa volando por encima nuestro y luego percibimos el sonido del mismo?

6- ¿Por qué a veces ocurre que estamos mirando un partido de fútbol por TV y la imagen de las jugadas no van junto con el relato del locutor?

7-

¿Es correcto decir que ……? Contestá con SI o NO en los paréntesis

a- Cuanto mayor es la energía que transporta una onda, menor es su longitud de onda. ( ) b- Una onda que tiene una gran amplitud tiene también gran intensidad. ( ) c- La cresta es el punto de mayor amplitud de una onda. ( ) d- Una oscilación completa es una cresta. ( ) e- Cuanto más oscilaciones produce una onda en un segundo menor es su frecuencia. ( )

¿CÓMO SE CLASIFICAN LAS ONDAS3?

ONDAS Según se propaguen en un medio material o no

Según la dirección de propagación

ELECTROMAGNETICAS MECANICAS

TRANSVERSALES

LONGITUDINALES

¿QUÉ CARACTERISTICAS TIENE CADA TIPO DE ONDA? ♦

Las ONDAS ELECTROMAGNETICAS son aquellas que no necesitan de un medio material para propagarse, es decir que pueden hacerlo en el vacío. Este es el caso de la luz, las ondas ultravioletas, las ondas infrarrojas, los rayos X, las ondas de radio, etc.

♦

Las ONDAS MECANICAS son aquellas que siempre necesitan de un medio material para propagarse. Tal es el caso del sonido, las ondas provocadas por una bandera flameando, las olas del mar, etc.

3

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física. EGB3. 1997. Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

45

♦

Las ONDAS TRANSVERSALES son aquellas en las que la dirección de propagación es perpendicular a la dirección en que oscilan las partículas del medio en el que se propaga tal onda. Por ejemplo cuando se agita una cuerda, la onda se propaga en dirección horizontal y las partículas de la cuerda o soga oscilan en dirección vertical.

♦

Las ONDAS LONGITUDINALES son aquellas en las que la dirección de propagación es paralela a la dirección en que oscilan las partículas del medio de propagación. Por ejemplo cuando se estira y contrae un elástico, la dirección de propagación de la onda es horizontal y la dirección de oscilación de las partículas del elástico también es horizontal.

Dentro del grupo de las ONDAS ELECTROMAGNETICAS existe un gran número y variedad de ONDAS que se diferencian entre sí por su FRECUENCIA y su LONGITUD DE ONDA. Este conjunto de ondas se conoce como ESPECTRO ELECTROMAGNETICO, en el cual las ondas están ordenadas en forma creciente según su frecuencia.

Formando parte del ESPECTRO ELECTROMAGNETICO está la LUZ BLANCA, que es la que nosotros podemos percibir y que contiene todos los COLORES. Las ONDAS de los diferentes COLORES se diferencian entre sí por su FRECUENCIA y su LONGITUD de ONDA. El conjunto de COLORES conforma el denominado ESPECTRO DE LUZ VISIBLE4.

FRECUENCIA

Ondas Ondas largas cortas, TV, Rayos de radio FM y infrarrojos microonda s

Luz visible

Rayos ultravioletas

Rayos X

Rayos Gamma

LONGITUD DE ONDA

ROJO

4

NARANJA

AMARILLO

VERDE

AZUL INDIGO VIOLETA

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física. EGB3. 1997. Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

46

Actividad 3 1- Clasificá las siguientes ONDAS en MECANICAS o ELECTROMAGNETICAS: abcdefghi-

rayos ultravioletas ondas sísmicas ondas producidas en una bandera que flamea en un mástil ondas de radio AM ondas de TV ondas producidas en el agua por una lancha que navega velozmente luz de color verde luz solar vibraciones de la cuerda de un violín

2- Respondé: a- ¿Qué ondas tienen mayor frecuencia: las ondas de un microondas o los rayos ultravioletas de una cama solar? ¿Cuáles tiene más energía? b- ¿Qué color tiene mayor longitud de onda: el rojo o el azul? c- ¿Por qué resulta peligrosa cierta radiación ultravioleta?

3- Sabiendo que la primera de las ondas graficadas es una ONDA TRANSVERSAL y la segunda es una ONDA LONGITUDINAL: Indicá por medio de flechas la dirección de propagación de cada onda y la dirección de oscilación de las partículas

¿QUÉ FENOMENOS PUEDEN EXPERIMENTAR LAS ONDAS5?

Los llamados FENOMENOS ONDULATORIOS son fenómenos o transformaciones físicas y los más comunes son: ♦

REFLEXION es el fenómeno que ocurre cuando una onda choca contra un obstáculo y retorna al medio de donde venía.

El ejemplo más común de éste fenómeno es cuando nos miramos al espejo, la luz choca contra la superficie espejada y rebota para ser captada por los órganos de la visión y permitiendo que veamos nuestra imagen. ♦

REFRACCION es el fenómeno que se produce cuando una onda pasa de un medio a otro diferente y se desvía.

Esto ocurre, por ejemplo, cuando colocamos dentro de un vaso con agua una cuchara y nos parece ver a la cuchara como quebrada, dado que la luz pasa del aire al agua y sufre una desviación.

5

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física. EGB3. 1997. Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

47

♦

DIFRACCION es el fenómeno que ocurre cuando las ondas atraviesan una pequeña abertura y salen hacia todos lados en forma curva.

Las ondas que salen de la punta de una antena sufren una difracción ya que se curvan y se propagan por todos lados.

♦ INTERFERENCIA ocurre cuando dos o más ondas se superponen.

Esto ocurre a menudo con las ondas de la radio y que no nos permite escuchar nítidamente su sonido.

Actividad 4 1- Indicá que fenómeno ondulatorio se produce en cada una de las siguientes situaciones: a- El sonido de un grito choca contra las paredes de un recinto y produce el eco de la voz. ………………………………………………………… b- Un niño mira su imagen en un vidrio espejado. ……………………………………………………. c- Un rayo de luz atraviesa el lente de un anteojo con gran aumento. …………………… d- Ruidos raros en la radio que no nos permiten escuchar con nitidez la música que están pasando. ………………………………. e- Un chico lanza un fuerte silbido rodeando con sus manos la boca. ………………………

2- Investigá y respondé las siguientes cuestiones: a- ¿Cómo y porqué se forma el arco iris? ¿Qué fenómenos ondulatorios ocurren en éste caso? b- ¿Cuál es el principio de funcionamiento de la fibra óptica? c- ¿Qué fenómenos ocurren cuando un rayo de luz blanca atraviesa un prisma? d- ¿Cuál es el fenómeno ondulatorio en el que se basa una ecografía? e- ¿Qué es un rayo láser, cómo funciona y para que puede utilizar?

48

LA LUZ y LOS COLORES6 ¿QUÉ ES LA LUZ? ¿QUÉ SON LOS COLORES? La LUZ es una onda electromagnética que nos permite ver todo lo que nos rodea.

Forma parte del ESPECTRO ELECTROMAGNETICO, en la franja comprendida entre los390 a 750 nm de longitud de onda que también se la denomina ESPECTRO VISIBLE. Para poder ver un objeto se necesitan tres elementos: •

Una fuente luminosa

•

Un objeto iluminado:

transparente

•

opaco

traslúcido

reflectante

Un objeto que lo perciba.

Cada COLOR es una onda electromagnética que está ubicada en el ESPECTRO VISIBLE y que se distingue de los demás COLORES por su LONGITUD de ONDA y por su FRECUENCIA. Es decir que en el rango de longitud de onda comprendido entre los 390 y 750 nm, existen infinitos valores de longitud de onda, por lo tanto infinitos COLORES. ¿POR QUÉ VEMOS DE COLORES A LOS OBJETOS? ♦

Cuando ondas inciden sobre un determinado cuerpo, éste actúa reflejando, absorbiendo y transmitiendo dichas ondas en diferente proporción, según las características del cuerpo.

ONDAS REFLEJADAS ONDAS TRANSMITIDAS

ONDAS INCIDENTES

ONDAS ABSORBIDAS 6

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física. EGB3. 1997. Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

49

♦

Si la LUZ BLANCA incide sobre un cuerpo opaco, éste absorbe gran parte de la misma y refleja otra parte. Esta parte reflejada es la que determina el COLOR del cuerpo

LUZ BLANCA INCIDENTE

LUZ REFLEJADA (AMARILLO) LIMON ♦

Si la LUZ BLANCA incide sobre un cuerpo transparente, como puede ser un trozo de vidrio, éste transmite todas las ondas del rango visible ya que las mismas la atraviesan sin dificultad.

LUZ BLANCA INCIDENTE VIDRIO TRANSPARENTE ♦

LUZ BLANCA TRANSMITIDA

Cuando la LUZ BLANCA incide sobre un cuerpo transparente pero de color, por ejemplo un vidrio coloreado, éste actúa como un filtro, es decir que absorbe casi todos los colores y trasmite algunos (los del color que vemos).

LUZ BLANCA INCIDENTE LUZ DE COLOR VERDE VIDRIO DE COLOR VERDE

♦

50

Es importante aclarar que el COLOR que percibimos de un determinado objeto se debe a que las pinturas o tintas que contienen los mismos están constituidas por PIGMENTOS, que son sustancias cuyas partículas tienen la propiedad de absorber y reflejar ciertas longitudes de ondas y/o frecuencias otorgando de ésta manera un COLOR a dicho cuerpo u objeto.

Actividad 5 1- Observá atentamente la siguiente imagen y luego respondé las preguntas que aparecen más abajo:

abcde-

¿Cuál es la fuente luminosa? ¿Qué tipo de onda emite dicha fuente luminosa? ¿Qué cuerpos opacos se observan en la figura? ¿Hay algún cuerpo transparente? ¿Cuál?

Si el compás que hay sobre la mesa de trabajo es de metal muy pulido ¿Qué tipo de cuerpo es? f- ¿Por qué la ropa de la mujer se ve de color violeta? g- ¿Qué ocurrirá si al foco de luz de la lámpara se lo recubre con un papel celofán de color azul?

2- Explicá porqué……. abcd-

Hay objetos que los vemos de color negro.

Hay objetos que los vemos de color blanco.

Un cuerpo iluminado con luz blanca produce sombras de color gris.

La clorofila es un pigmento verde.

51

SONIDO7

¿QUÉ ES EL SONIDO?

El SONIDO es una ONDA MECANICA a través de la cual nos comunicamos entre las personas y podemos percibir la información desde todo lo que nos rodea.

Todas las ONDAS SONORAS se producen por la vibración de algún cuerpo y luego se propagan por todo medio material (no se propagan en el vacío).

Todo SONIDO se distingue o caracteriza por ciertas propiedades: •

ALTURA O TONO: es lo que permite clasificar a los sonidos en AGUDOS o GRAVES, de acuerdo a la FRECUENCIA de la ONDA SONORA. Los SONIDOS GRAVES provienen de ondas sonoras de menor frecuencia y los SONIDOS AGUDOS de las ondas de mayor frecuencia.

•

INTENSIDAD O VOLUMEN: de acuerdo a ésta propiedad los sonidos pueden ser DEBILES o FUERTES, lo cual depende de la AMPLITUD de la onda sonora.

A mayor AMPLITUD más FUERTE será el sonido. Esta propiedad se mide en decibles (db).

•

TIMBRE: es la propiedad que permite distinguir a dos sonidos que tienen igual altura e intensidad.

Dentro de toda la gama de ondas sonoras, existen algunas que pueden ser percibidas por el oído humano y otras que no. Las que se pueden percibir conforman el RANGO AUDIBLE y son aquellas ondas sonoras cuyas frecuencias están comprendidas entre los 20 y 20.000 Hertz de frecuencia.

Aquellas ondas sonoras que están por debajo de dicho rango de frecuencia (INFRASONIDOS) o por encima del mismo (ULTRASONIDOS) no pueden ser percibidos por el oído humano.

El oído humano está capacitado para percibir sin que le provoquen trastornos intensidades de hasta 130 decibles. Por encima de ese valor se producen trastornos apreciables ( hipertensión, hipotensión, malestares digestivos, dispersión de la atención, etc.)

7

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física. EGB3. 1997. Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

52

Actividad 6 1- Respondé las siguientes cuestiones referidas al SONIDO: a- ¿Por qué el sonido es una onda mecánica? b- Si una onda sonora tiene una frecuencia de 25 Hertz y otra onda sonora una frecuencia de 50 Hertz ¿Cuál corresponde a un sonido más agudo? ¿Por qué? c- La intensidad media de la música en “los boliches bailables” es de 150 decibles ¿Puede una persona oír esa música sin problemas? ¿Por qué? d- ¿Qué propiedad del sonido permite distinguir la voz de una persona de la de otra persona? e- Si la amplitud de una onda sonora es de 2 cm y la de otra onda sonora tiene un valor de 4 cm. ¿Cuál corresponde al sonido más fuerte? ¿Por qué?

53

MOVIMIENTO Actividad 1

1- Todas las imágenes que aparecen aquí arriba muestran distintos cuerpos en MOVIMIENTO. ¿Por qué te das cuenta que esos objetos de las imágenes están en MOVIMIENTO? Describí cada caso Entonces….. ¿Qué significa que están en MOVIMIENTO? Seguramente que en tus respuestas anteriores está la contestación a éste interrogante.

Un cuerpo se está moviendo cuando va cambiando su posición a través del tiempo respecto de algún otro cuerpo que se considera fijo1.

Un cuerpo puede estar en movimiento o en reposo (quieto) de acuerdo al punto de referencia que se tome para analizar el movimiento.

Por ejemplo si ves pasar por la puerta de tu casa a un amigo en moto, vas a decir que tu amigo se está moviendo junto a la moto porque viste que ambos cambian de lugar a medida que pasa el tiempo con respecto a tu posición desde la vereda (sistema de referencia). Pero si vos te subís a la moto y das una vuelta junto a tu amigo, ya no podrás decir que tu amigo se está moviendo. Ha cambiado tu sistema de referencia.

2- Buscá otros dos ejemplos de situaciones en donde cambiando el sistema de referencia algún cuerpo que está en movimiento pase a estar en reposo.

Por lo tanto un cuerpo se está moviendo cuando va cambiando su distancia con respecto a un punto determinado como fijo o de referencia.

Es importante rescatar que cuando explicamos el movimiento de un cuerpo siempre intervienen tres elementos fundamentales: • • •

1

El cuerpo que se mueve o cambia de posición: MOVIL El tiempo que transcurre El sistema de referencia respecto del cual se considera dicho cambio de posición.

REYNOSO, LILIANA. Física.EGB3. 1997.Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

54

¿ES LO MISMO VELOCIDAD Y RAPIDEZ? Para responder a ésta pregunta analicemos el siguiente caso:

El piloto de Turismo Carretera Juan María Traverso a bordo de su auto FORD realizó un recorrido 150 km del autódromo de la cuidad de Buenos Aires en un tiempo de 1 hora 38 segundos a un promedio de 148,4 km/h, ubicándose en la cuarta posición para la largada del día domingo próximo Ese promedio, que se calcula diviendo la distancia total recorrida por el tiempo empleado en recorrerla, nos está indicando que el corredor de Turismo Carretera por cada hora recorrió una distancia de 148,4 km.

150 km Velocidad promedio =

= 148,4 km/h 1h 38 s

Entonces se puede decir que la velocidad de un móvil es el cociente entre la variación de la posición (distancia o espacio recorrido) y el tiempo transcurrido2.

∆X V= ∆t Donde V= velocidad promedio, ∆X = variación de la posición y ∆t = tiempo empleado.

Pero ésta relación no nos da información completa a cerca de cómo fue el desplazamiento del auto en todo su recorrido, las veces que frenó, las curvas que tomó, las veces que aceleró, etc, etc. Lo único que hace el valor de ésta relación es calcular el valor promedio de las diferentes velocidades que llevó el auto en su recorrido y que tal vez su velocímetro nunca marcó.

La velocidad media no nos informa sobre el sentido en que se mueve el móvil ni la dirección que lleva en su recorrido. Por lo tanto no es un concepto completo ya que solo nos indica el valor numérico o módulo de la velocidad, pero no su dirección ni sentido.

A dicho valor numérico se lo denomina RAPIDEZ (aunque en el lenguaje cotidiano se lo llame velocidad), dado que la VELOCIDAD propiamente dicha es además de éste valor numérico llamado RAPIDEZ, la dirección y el sentido del movimiento.3

Basado en ARISTEGUI, ROSANA y otros. Física I. 1999. Buenos Aires. Ediciones Santillana 3 REYNOSO, LILIANA. Física.EGB3. 1997.Buenos Aires. Editorial Plus Ultra 2

55

En el caso que estabamos analizando se tendrá que decir que la RAPIDEZ del corredor Juan María Traverso fue de 148,4 km/h. Cuando se indique en que dirección y sentido efectuó su desplazamiento sí se informará su VELOCIDAD.

LA DIRECCIÓN DE UN MOVIMIENTO PUEDE SER HORIZONTAL, VERTICAL U OBLICUA. EL SENTIDO PUEDE SER HACIA ARRIBA, HACIA ABAJO, HACIA LA DERECHA, HACIA LA IZQUIERDA O BIEN INDICANDO LOS PUNTOS CARDINALES.

La velocidad se expresa en km/h o en m/s

El velocímetro de un vehículo indica solo la rapidez que lleva ese vehículo en un determinado instante

Actividad 2 1- Calculá la RAPIDEZ en cada uno de los siguientes casos y expresá los resultados en Km/h y en m/s: a- un camión recorre 450 km en 5 horas b- una hormiga camina 90 cm en 1 minuto y 30 segundos c- un ciclista hace 800 m en 4 minutos.

2-¿Qué distancia en metros recorre una persona que durante 40 minutos trota a razón de 2 m/s?.

3-¿Cuánto tarda un colectivo en ir de Santa Rosa a Catriló (distancia 80 km) si su rapidez es de 90 km/h?

56

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME (MRU) ¿Qué significa MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME? Vamos a analizar cada uno de esos términos: • • • •

MOVIMIENTO sabemos que es el cambio de posición de un móvil a través del tiempo con respecto a un punto de referencia.

RECTILINEO significa que la trayectoria (forma del camino) que describe es recta.

UNIFORME quiere decir que ese recorrido lo realiza a VELOCIDAD CONSTANTE, es decir que recorre distancias iguales en tiempos iguales.

Por lo tanto podemos también expresar en el MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME la distancia recorrida es directamente proporcional el tiempo empleado

Actividad 3♣ 1- Resolvé las cuestiones que se presentan mas abajo con respecto a la siguiente situación: Una joven se desplaza en bicicleta por un camino recto.

En su recorrido se registran los siguientes resultados

Distancia en metros Tiempo en segundos

200 120

400 240

600 360

800

1000

480

600

a- Calculá para cada tramo de su recorrido el valor de la velocidad de la bicicleta.

Expresá los resultados en m/s. b- ¿Cómo son los resultados que obtuviste? ¿Qué conclusión podés sacar con respecto a los mismos? c- ¿Es correcto decir que la joven realiza un MRU? ¿Por qué? d- ¿Qué ocurre con la distancia recorrida y el tiempo empleado? ¿Cómo varían? e- Realizá en los ejes de coordenadas los gráficos que representen la variación velocidad en función del tiempo y la variación de la posición o distancia recorrida en función del tiempo. f- ¿Qué conclusiones podés enunciar con respecto a dichos gráficos?

2- UN AUTO VIAJA A UNA VELOCIDAD CONSTANTE DE

90 KM/H A LO LARGO DE UN CAMINO RECTO

♣

A partir de éstas actividades los términos VELOCIDAD y RAPIDEZ se utilizarán como sinónimos.

57

Respondé y/o resolvé a- ¿Qué tipo de movimiento realiza el auto? ¿Por qué? b- ¿Qué significa que el auto está en movimiento? c- ¿Cuál es la velocidad del auto en m/s? d- ¿Qué tiempo tardará el auto en recorrer 475 kilómetros? e- ¿Qué distancia recorrerá el auto en 2 horas y 40 minutos? f- ¿Cómo es el gráfico de la velocidad del auto en función del tiempo? Realízalo

3- Un tren recorre un cierto camino a una velocidad constante de 54 Km/h. Se desea saber: a- ¿Cuál es su velocidad en m/s? b- ¿Qué distancia recorre éste tren durante 2,5 horas? c- ¿Qué tiempo tardará el tren en realizar un trayecto de 270 Km?

4- El siguiente gráfico representa la distancia recorrida por un móvil en función del tiempo, el cual se mueve a velocidad constante. Teniendo en cuenta ésta situación, respondé y hacé los cálculos que correspondan: distancia (metros) 750 500 250 ¡ 50

¡ 100

¡ 150

¡ 200

¡ 250

¡ 300

¡ 350

tiempo (segundos)

a- ¿Qué tipo de movimiento realiza el móvil? b- ¿Cuál es su velocidad en m/s y en Km/h? c- ¿Qué tiempo tardará dicho móvil en recorrer 1800 metros? d- ¿Qué distancia recorrerá el móvil en 4 minutos?

5- Sabiendo que un móvil rojo se mueve a una velocidad de 75Km/h, un móvil verde recorre 40 metros en 2 segundos y un móvil azul tarda 25 minutos en recorrer 80 Km, realizando los tres móviles movimiento rectilíneo uniforme.

Respondé haciendo los cálculos correspondientes: abcde-

58

¿Cuál de los tres móviles se mueve más rápido? ¿Qué distancia recorrerá el móvil azul en 1 hora? ¿Cuánto tiempo tardará el móvil verde en recorrer 2000 metros? ¿Qué distancia recorrerá el móvil rojo en 1hora y 40 minutos?

Realizá los gráficos en los ejes cartesianos de la velocidad en función del tiempo y de la variación de la posición en función del tiempo para cada uno de los móviles.

f-

¿Qué conclusiones podés elaborar de la observación y comparación de los gráficos de los distintos móviles?

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMEMENTE VARIADO (MRUV) Hasta el momento hemos analizado un tipo de movimiento que muy poco probable en la realidad, como lo es el MRU. En la vida cotidiana cuando un móvil se mueve, generalmente parte del reposo, su velocidad va aumentando hasta un determinado valor y luego puede encontrarse con diferentes obstáculos y disminuir la velocidad, es decir que a lo largo de su recorrido la velocidad va a ir variando.

En dicho caso el movimiento deja de ser UNIFORME se transforma en un MOVIMIENTO VARIADO. Y esto ocurre por que aparece una nueva magnitud física que es la ACELERACION ¿QUÉ ES LA ACELERACION? Generalmente se cree que la aceleración es un aumento de la rapidez, es decir se la relaciona con moverse más rápido.

Pero la ACELERACION es un concepto más completo, por que es la magnitud que modifica a la velocidad, lo cual no solo significa que aumenta el valor de la misma, también puede disminuir su valor (frenado) o modificarle la dirección o el sentido.

Para poder calcular el valor de la aceleración de un determinado móvil se realiza el cociente entre la variación de la velocidad (∆V) y el intervalo de tiempo en que transcurre dicha variación (∆t). 4

∆V

∆V = Vf – Vi

∆t

Vf= velocidad final Vi= velocidad inicial

a=

LA ACELERACION ES LA VARIACION DE LA VELOCIDAD EN UNA UNIDAD DE TIEMPO Y TAMBIÉN TIENE UNA DIRECCIÓN Y UN SENTIDO.

4

La aceleración se expresa en km/h2 o en m/s2

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física.EGB3. 1997.Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

59

¿CUÁLES SON LAS CARACTERISTICAS DEL MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMEMENTE VARIADO (MRUV)?

Analizando la denominación de éste movimiento podemos decir que: • •

•

MOVIMIENTO RECTILINEO significa que un móvil cambia su posición con respecto a un punto de referencia a medida que transcurre el tiempo y que además describe una trayectoria recta en su recorrido.

UNIFORMEMENTE VARIADO indica que su velocidad cambia en forma directamente proporcional al tiempo, es decir que en tiempos iguales las variaciones de la velocidad son iguales.

LA ACELERACIÓN es constante durante todo el movimiento y puede tener igual signo que la velocidad, entonces la velocidad aumenta (MRUAcelerado) o tener signo contrario y por lo tanto la velocidad disminuye (MRUDesacelerado)

Actividad 4 1- Completá el siguiente cuadro utilizando las fórmulas que correspondan:

TIEMPO (seg) 0

∆t = t final tinicial (seg)

VELOCIDAD (m/s)

∆V = V final – Vinicial (m/s)

ACELERACION (m/s2)

0

10

40

20

80

30

120

50

200

70

280

90

360

120

480

150

600

2- Con los datos obtenidos en el cuadro anterior, realizá en los ejes cartesianos los gráficos de: a. aceleración en función del tiempo b. velocidad en función del tiempo 3- Un auto parte del reposo y sigue una trayectoria rectilínea. A los 20 segundos de haber partido tiene una velocidad de 10 m/s. Averiguá cuál fue su aceleración y cuál es su velocidad después de haber marchado 30 segundos.

Graficá la aceleración y la velocidad en función del tiempo.

60

4- Un tren marcha con una velocidad de 52 km/h en ese momento aplica los frenos hasta detenerse al cabo de 90 segundos. ¿Cuál es su aceleración? ¿Cuál es su velocidad a los 15 segundos de haber partido? Graficá la aceleración y la velocidad en función del tiempo.

5- Las siguientes tablas de datos indican la variación de la velocidad de dos móviles diferentes a través del tiempo en diferentes trayectos: MOVIL “A” TRAMO

A B C

TIEMPO INICIAL (seg)

TIEMPO FINAL (seg)

VELOCIDAD INICIAL (m/s)

VELOCIDAD FINAL (m/s)

0

20

0

60

30

60

60

60

60

100

60

90

VELOCIDAD INICIAL (m/s)

VELOCIDAD FINAL (m/s)

MOVIL “B” TRAMO

A B C

TIEMPO INICIAL (seg)

TIEMPO FINAL (seg)

0

50

80

40

50

80

40

40

80

120

40

90

Teniendo en cuenta cada una de las tablas, confeccioná los gráficos correspondientes (velocidad en función del tiempo) y luego respondé a las cuestiones planteadas mas abajo: MOVIL “A” a- ¿cuál es su velocidad inicial? b- ¿cuál es su aceleración en cada trayecto de su movimiento? c- ¿el móvil se detiene al finalizar el trayecto “C”? d- ¿cuál es su velocidad a los 15 segundos de movimiento? e- ¿cuánto tiempo tarda en realizar el trayecto “B”? f- ¿en qué trayecto el móvil va frenando? ¿por qué?

61

MOVIL “B” a- ¿qué tipo de movimiento realiza el móvil en cada tramo de su recorrido? b- ¿cuál es el valor de la aceleración en cada tramo del recorrido? c- ¿cuánto tiempo emplea el móvil en realizar un movimiento a velocidad constante? d- ¿cuánto tiempo emplea el móvil en moverse con aceleración positiva? e- ¿qué distancia recorre el móvil en el trayecto “B”?

6- Los siguientes gráficos corresponden a distintos tipos de movimientos.

Indicá debajo de cada gráfico a qué tipo de movimiento corresponde cada uno de los mismos y justificá: Velocidad

Velocidad

Tiempo Distancia

Tiempo Aceleración

Tiempo Velocidad

Tiempo

62

Tiempo distancia

Tiempo

Entre los diferentes MOVIMIENTOS UNIFORMEMENTE VARIADOS hay dos ejemplos que merecen mencionarse y analizarse y ellos son los movimientos de:

CAIDA LIBRE TIRO VERTICAL El movimiento de CAIDA LIBRE es aquel en el cual un cuerpo se mueve en dirección vertical hacia abajo y en forma uniformemente variada, es decir con una aceleración constante. En el mismo se desprecia la resistencia que puede ofrecer el aire en dicha caída.

La ACELERACION con la que cae el cuerpo siempre tiene el mismo valor (9,8 m/s2), se denomina ACELERACION DE LA GRAVEDAD y se debe a la atracción que ejerce la Tierra sobre todos los cuerpos. Se simboliza con la letra “g” En el caso del movimiento de CAIDA LIBRE, el valor de la ACELERACION DE LA GRAVEDAD es positivo, por lo cual dicho movimiento es un MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMEMENTE ACELERADO, es decir que la velocidad aumenta en forma directamente proporcional al tiempo de caída.

El movimiento de TIRO VERTICAL es aquel que adquiere un cuerpo cuando es lanzado en forma vertical hacia arriba con una determinada velocidad inicial. En éste movimiento también se desprecia la resistencia que ofrece el aire en el ascenso del cuerpo y la aceleración que actúa es la ACELERACION DE LA GRAVEDAD. La ACELERACION DE LA GRAVEDAD, en éste caso tiene el mismo valor (9,8 m/s) pero su signo es negativo, dado que la velocidad inicial con que es lanzado el cuerpo va disminuyendo hasta hacerse cero, cuando el cuerpo alcanza su altura máxima. Por lo tanto el movimiento de TIRO VERTICAL en un MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMEMENTE DESACELERADO.

Actividad 5 1- En los siguientes ejemplos de movimientos, indicá sobre la línea de puntos si se trata de una CAIDA LIBRE o de un TIRO VERTICAL abcde-

una maceta que cae desde un balcón de un octavo piso un niño lanza una piedra hacia la copa de un árbol un vaso que cae de arriba de una mesa un libro que se cae desde un estante de la biblioteca lanzar una pelotita de papel hacia el techo del aula

2- Una maceta cae desde un balcón, en un determinado momento tiene una velocidad de 30 m/s, luego de transcurridos 3,06 segundos su velocidad es de 60 m/s. ¿Cuál es su aceleración?

PARA RESOLVER ESTOS PROBLEMAS DEBERÁS UTILIZAR LAS MISMAS FORMULAS QUE EN EL MRUV.

63

3- Desde un balcón cae por descuido un objeto que tarda 8 segundos en tocar el suelo. Se desea saber: a. ¿con qué velocidad dicho objeto alcanza el suelo? b. ¿qué tipo de movimiento realizó el objeto? ¿por qué?

4 - Un cuerpo es lanzado hacia arriba con una velocidad de 65 m/s. Calculá la velocidad alcanzada por éste cuerpo luego de 5 segundos de haber sido lanzado y qué tiempo tarda en alcanzar su altura máxima.

5- Si un cuerpo que es lanzado hacia arriba alcanza su altura máxima a los 10 segundos. Calculá con qué velocidad inicial fue lanzado.

6- Completá las siguientes afirmaciones referidas a todos los movimientos analizados: a- Un móvil que realiza un MRU a una velocidad de 15 km/h recorre ………………………….. en 45 minutos. b- Un cuerpo que parte del reposo y al cabo de 25 segundos alcanza una velocidad de 350m/s, realiza un movimiento………………………………… con una aceleración de……………………………………………………. c- Un móvil que se mueve a una velocidad constante de 45 m/s tarda……………………………………… en recorrer 2 Km. d- Un móvil que se mueve con una aceleración de 4,5 m/s2 y que ha partido con una velocidad 30 m/s alcanza una velocidad de……………………………………………… al cabo de 1 ½ minuto. e- Un móvil que parte del reposo tarda………………………………….. en alcanzar una velocidad de 80 m/s con una aceleración de 5 m/s2 .

7- Completá el siguiente “CRUCIGRAMA”

64

REFERENCIAS M: Cuerpo que se mueve O: magnitud física que indica la rapidez, la dirección y el sentido del movimiento de un cuerpo V: Nombre que recibe el movimiento cuando un cuerpo es lanzado hacia arriba.

I: Nombre que recibe el movimiento cuando un cuerpo cae desde cierta altura.

M: Abreviatura de movimiento rectilíneo uniformemente variado.

I: Forma de la trayectoria que describe un móvil que realiza un MRU o un MRUV. E: Nombre que recibe el cociente entre el espacio recorrido y el tiempo empleado en recorrer dicho espacio.

N: Magnitud física que hace variar a la velocidad.

T: Signo de la aceleración de la gravedad en el movimiento de caída libre.

O: estado en le que se encuentra un cuerpo cuando no realiza movimiento.

8- Manolito y los mandados Manolito salió de su casa a las 10 horas para comprar pan en el mercado a pedido de su mamá. Regresó tiempo después y le dijo quejándose: ¡ Había un montón de gente!! La madre pensó: no creas que me engañás, seguro que te quedaste en algún lado.

Para que encuentres la solución al misterio, te cuento que las distancias de la casa de Manolito a: el mercado, la casa del amigo, el metegol y la plaza son respectivamente 300 m, 250 m, 200 m y 100 m. Además te muestro un gráfico que corresponde a la salida de Manolito con lo lugares por donde pasó: Distancia recorrida (metros)

300 200 100

5

10

15

20

25

30

35

40

45

tiempo (minutos) Con los datos y mirando el gráfico, respondé: a- Manolito se detuvo el algún momento? ¿Dónde? ¿Cuánto tiempo? b- Cuánto tiempo tardó en llegar al mercado. c- Dónde estaba a los 20 minutos de haber salido de su casa? ¿y a los 30 minutos? d- ¿Se equivocó su mamá al pensar lo que pensó?

65

FUERZAS

Tirar con fuerza de una soga

Hacer fuerza para levantar pesas

Empujar con fuerza un cuerpo

Patear con fuerza una pelota

Así como lo muestran las imágenes que se encuentran aquí arriba, en nuestra vida cotidiana es muy común utilizar la palabra FUERZA y también ejercer FUERZAS es algo muy habitual.

Pero… ¿QUÉ ES UNA FUERZA? FUERZA es todo aquello que aplicado sobre un cuerpo le produce un cambio en su forma (deformación)♣ y/o un cambio en su velocidad (aceleración)1.

Si analizamos las imágenes anteriores podemos decir que en el caso de: • Tirar con fuerza de una soga: la fuerza produce un efecto de deformación • Levantar pesas: la fuerza provoca un cambio en la velocidad ya que la pesa que se encontraba en reposo al ser levantada adquiere una cierta velocidad.

• Empujar un cuerpo: el cuerpó que está quieto adquiere una cierta aceleración por acción de la fuerza que se ejerce sobre el mismo.

• Patear una pelota: la fuerza de la patada provoca ambos efectos, por un lado saca a la pelota del estado de reposo pero además el golpe del pie le imprime aunque poco perceptible una deformación a la misma.

Actividad 1 1- Indicá qué efectos producen las fuerzas que aparecen en las siguientes situaciones: abcdefg-

♣

un arquero ataja una pelota en un penal una grúa arrastra un auto un niño se sienta sobre un mullido almohadón un mecánico estira un resorte una señora arrastra un carrito en el supermercado un deportista lanza una jabalina una niña arruga una hoja de carpeta para hacer una pequeña pelotita

La deformación puede ser imperceptible a simple vista ya que puede ocurrir solo a escala atómica.

1 Basado en REYNOSO, LILIANA. Física.EGB3. 1997.Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

66

¿CUÁLES SON LOS ELEMENTOS DE UNA FUERZA Y CÓMO SE REPRESENTAN LAS FUERZAS? Toda FUERZA tiene: • • • •

UN PUNTO DE APLICACIÓN: lugar o punto del cuerpo donde se aplica la fuerza ejercida.

UNA DIRECCIÓN: recta sobre la cual actua la fuerza (horizontal, vertical, inclinada,etc) UN SENTIDO: hacia donde se aplica la fuerza (arriba, abajo, derecha, izquierda, etc) UNA INTENSIDAD: es el valor de la fuerza y se expresa en Kilogramofuerza (Kgf) o en Newton (N)

1 kgf = 9, 8 N Veamos cada uno de éstos elementos en el siguiente ejemplo: • • • •

El punto de aplicación está ubicado en el paragolpes de la camioneta.

La dirección de la fuerza es oblicua.

El sentido es de abajo hacia arriba La intensidad estará en relación con el peso de camioneta.

Para representar a las FUERZAS se utilizan VECTORES que son segmentos orientados que indican el origen o punto de aplicación, la dirección, el sentido y la intensidad de la fuerza en cuestión.

Si retomamos el ejemplo anterior podemos representar a la fuerza que realiza la grúa de la siguiente manera: Dirección

----------o

Sentido

---------------------

origen o punto de aplicación

El largo del VECTOR está en relación con la INTENSIDAD de la fuerza y para eso se representa tal VECTOR utilizando una escala adecuada.

Por ejemplo si debo representar una fuerza de 50 N voy a usar una escala en la cual mediante 1 cm de largo de vector represente 10 N, por lo tanto el vector tendrá un largo total de 5 cm.

67

Actividad 2 1- Representá por medio de VECTORES y usando una escala adecuada en cada caso las siguientes fuerzas. Indicá las escalas que aplicarás en dichos casos. abcd-

una una una una

fuerza fuerza fuerza fuerza

vertical hacia arriba de 45 N horizontal hacia la izquierda de 3 N horizontal hacia la derecha de 6000 N oblicua hacia debajo de 550 N

2- ¿A cuántos Kgf equivalen cada una de las fuerzas del ejercicio anterior?

3- Si para correr un mueble de lugar un hombre tiene que aplicar una fuerza de 680 N. ¿Cuántos Kgf debe hacer éste hombre? Representá la fuerza por medio de un vector y con una escala adecuada.

?

¿COMO

DE CONTACTO

DE ACCION A DISTANCIA

• • •

SE CLASIFICAN LAS FUERZAS?

• • • • •

REACCION NORMAL EMPUJE TENSION ROZAMIENTO ELASTICAS

PESO ELECTROSTATICAS MAGNETICAS

Vamos a analizar y ejemplificar cada uno de los tipos de FUERZAS que aparecen en el esquema anterior2.

FUERZAS DE CONTACTO son aquellas que surgen del contacto entre dos cuerpos. Dentro de éste tipo se pueden mencionar:

•

REACCION NORMAL: es la fuerza que ejerce una superficie de apoyo sobre el cuerpo que está apoyado en la misma. Siempre tiene dirección vertical y sentido hacia arriba y es perpendicular a la superficie de apoyo.

•

EMPUJE: es la fuerza que ejerce un gas o un líquido sobre todo cuerpo que esté sumergido en él. Su dirección es siempre vertical y hacia arriba.

•

TENSION: es la fuerza que se ejerce por medio de una cuerda, soga, hilo, cable, etc., y que, en general, permite mover a un cuerpo. Esta fuerza aparece

2

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física.EGB3. 1997.Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

68

siempre que la cuerda, soga y/o cable esté tenso o tirante, su dirección y su sentido dependen del movimiento que se desea realizar con el cuerpo a desplazar.

•

ROZAMIENTO: es la fuerza que se genera cuando hay fricción entre la superficie de dos cuerpos, es decir cuando un cuerpo intenta deslizarse sobre otro. Cuanto más rugosa sea una superficie mayor es la fuerza de rozamiento.

Esta fuerza tiene la misma dirección que la del deslizamiento que realizan los cuerpos pero sentido contrario al de dicho movimiento.

•

ELASTICA: es la fuerza que aparece cuando se estira y/o contrae un cuerpo elástico, es decir cuerpo que luego de ser estirados o contraídos son capaces de recuperar su forma.

FUERZAS DE ACCION A DISTANCIA: son aquellas fuerzas que se ponen de manifiesto sin que se produzca contacto entre los cuerpos que interaccionan.

En éste grupo encontramos a las fuerzas:

•

PESO: es la fuerza de atracción que ejerce el planeta Tierra sobre todos los cuerpos. Esta fuerza es siempre vertical, con sentido hacia abajo y está presente en todos los cuerpos.

•

ELECTROSTATICAS: son las fuerzas que aparecen entre cuerpos cargados eléctricamente, las mismas pueden ser de atracción cuando las cargas eléctricas tienen signos opuestos o bien ser de repulsión cuando las cargas eléctricas son de igual signo.

•

MAGNETICAS: son las fuerzas que aparecen cuando ciertos materiales como los imanes cuando atraen a otros materiales como el hierro o también las fuerzas que se producen entre los polos de los imanes.

Actividad 3 1- Indicá que FUERZAS de las mencionadas anteriormente aparecen en cada una de las siguientes situaciones y marcálas con su vector correspondiente. En cada imagen puede aparecer mas de una fuerza.

69

2- Observá detenidamente la siguiente imagen y luego señalá con una cruz (X) las afirmaciones que con respecto a la misma resulten INCORRECTAS:

a- La butaca del tractor ejerce una fuerza llamada Reacción Normal sobre el señor que está sentado en ella. ( ) b- Las intensidades de las fuerzas que aparecen en la figura se expresan en metros. ( ) c- Entre la cabeza del señor y su sombrero aparece una fuerza denominada Empuje. ( ) d- Entre las ruedas del tractor y el suelo aparece la fuerza de Rozamiento. ( ) e- La fuerza Peso del tractor produce un efecto de deformación sobre el suelo. ( ) f- El sombrero del hombre no tiene Peso. ( ) g- La fuerza de Rozamiento entre las ruedas y el suelo sería mayor si el mismo fuera muy liso. ( ) h- En la figura no aparece ninguna fuerza de TENSION. ( ) i- La fuerza de Rozamiento es una fuerza a distancia. ( ) j- La Reacción Normal es una fuerza de contacto. ( ) 3- Investigá, reflexioná y luego respondé: a- ¿Por qué los neumáticos tienen marcadas gran cantidad de estrías de diferentes formas? b- ¿Por qué es muy posible que sobre un piso muy encerado resbalemos y nos demos un buen golpe? c- ¿Por qué los barcos pueden flotar en el agua a pesar de ser muy pesados? d- ¿Qué es un dinamómetro?

70

FUERZAS Y MOVIMIENTO3 Cuando comenzamos a abordar el tema de FUERZAS vimos que uno de los efectos que éstas producen es hacer que un cuerpo cambie su velocidad, es decir que si está en reposo comience a moverse y si está en movimiento varié su velocidad o se detenga.

Esta relación fue estudiada desde tiempos muy remotos, pero quien dilucidó muchos interrogantes al respecto fue ISAAC NEWTON. NEWTON enunció tres leyes o principios básicos sobre el tema que se conocen como LEYES DE NEWTON que se designan:

PRIMERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE INERCIA. SEGUNDA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE MASA. TERCERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE INTERACCION.

?

¿Y ESTAS LEYES QUE DIRAN?

Veamos entonces si damos respuesta al interrogante de éste señor.

El PRINCIPIO DE INERCIA (1° LEY DE NEWTON) enuncia que: Todo cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si sobre él no actúa ninguna fuerza o bien si la suma de las fuerzas que actúan sobre el mismo es nula.

Este principio o ley se cumple en muchos casos de nuestra vida cotidiana. Por ejemplo: • •

Si vos vas en un auto y el conductor aplica los frenos de repente, tu cuerpo va a ir hacia delante, intentando seguir en movimiento.

Si sobre el banco del aula tenés apoyada tu carpeta, ésta permanecerá quieta (en reposo), salvo que alguien la empuje (le aplique una fuerza) y la haga caer del banco o la cambie de lugar.

En ambos ejemplos y en muchos más que podríamos analizar se pone de manifiesto una propiedad que tienen todos los cuerpos, por la cual tienden a permanecer en estado de reposo o movimiento, y que se denomina INERCIA.

3

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física.EGB3. 1997.Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

71

Actividad 1 1- Teniendo en cuenta el PRINCIPIO DE INERCIA respondé a las siguientes preguntas. a- ¿Por qué cuando andamos en auto es importantísimo usar el cinturón de seguridad? b- ¿Por qué en los colectivos urbanos los pasajeros que viajan parados deben tomarse fuertemente de los pasamanos que cuelgan del techo? c- ¿Por qué si un auto viaja a muy alta velocidad corre el riesgo de volcar al encontrarse con una curva muy cerrada?

El PRINCIPIO DE MASA (2° LEY DE NEWTON) postula que: La aceleración que adquiere un cuerpo por causa de una fuerza es directamente proporcional a la intensidad de dicha fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.

Para comprender mejor éste PRINCIPIO te propongo que resuelvas la siguiente actividad.

Actividad 2 1- Imaginá por un momento que los dos automóviles de las figuras han sufrido algún desperfecto mecánico y que es necesario que los empujes.

Teniendo en cuenta tal situación respondé las siguientes cuestiones. a- ¿Cuál de los dos automóviles tiene mayor masa: el auto o la camioneta? ¿Por qué? b- Si para empujar cada uno de los mismos aplicás la misma fuerza ¿Cuál va adquirir mas aceleración? c- Para que los dos adquieran la misma aceleración. ¿Las fuerzas a aplicar en cada caso serán las mismas? ¿Por qué? ¿En cúal deberá ser mayor? ¿Por qué?

2- Ahora imaginá una situación similar a la anterior pero lo que hay que empujar son dos autos idénticos

72

A partir de ésta nueva situación, respondé las siguientes preguntas: a- ¿Los dos autos tienen la misma masa? b- Si sobre ambos autos aplicás la misma fuerza ¿Cuál adquiere mayor aceleración? c- Si sobre el primero aplicás una fuerza mayor que sobre el segundo de éstos ¿Cuál adquiere menor aceleración? d- Si deseás que el primero adquiera una aceleración que sea el doble de la que adquiera el segundo auto ¿Cómo deberán ser las fuerzas aplicadas?

3- ¿Es correcto decir que……? Respondé con SI o con NO al lado de cada afirmación: a- Si las fuerzas aplicadas sobre dos cuerpos de igual masa son diferentes, las aceleraciones que adquieren tales cuerpos son iguales. ( ) b- Si se dispone de dos cuerpos cuyas masas son de 25 kg y 50 kg respectivamente y sobre ambos cuerpos se aplican fuerzas de igual intensidad, el de menor masa adquiere mayor aceleración. ( ) c- Para que dos cuerpos de distintas masas adquieran la misma aceleración hay que aplicarle a ambos cuerpos la misma fuerza. ( ) d- Si se tiene dos cuerpos de igual masa, sobre uno de ellos se aplica una fuerza de 30 N y sobre el otro una fuerza de 60N, el primero adquiere una aceleración que es la mitad de la que adquiere el segundo cuerpo. ( ) El PRINCIPIO DE MASA se expresa por medio de una fórmula que es la siguiente:

F=m.a

Donde F= fuerza aplicada (N) m= masa del cuerpo (kg) a= aceleración del cuerpo (m/s2)

Actividad 3 1- Aplicando la fórmula que expresa el PRINCIPIO DE MASA, resolvé los siguientes problemas: a- ¿Qué aceleración adquiere un cuerpo cuya masa es de 4 Kg si se le aplica una fuerza de 30 N? b- ¿Qué fuerza habrá que aplicarle a un cuerpo de 20 kg para que adquiera una aceleración de 0,5 m/s2 ?

73

c- ¿Qué aceleración adquirirá un carro cuya masa es de 300 kg si un caballo tira de él con una fuerza de 2000 N? d- ¿Qué fuerza habrá que aplicar sobre un mueble cuya masa es de 70 Kg para poder moverlo con una aceleración de 0,5 m/s2? e- ¿Cuál será la masa de un cuerpo que al aplicarle una fuerza de 50 N adquiere una aceleración de 5 m/s2? ¿QUÉ RELACION EXISTE ENTRE LA MASA DE UN CUERPO Y EL PESO DEL MISMO?4 Ya hemos visto en años anteriores que la masa de un cuerpo y el peso de éste no son “la misma cosa” Repasando un poco…….

•

MASA de un cuerpo es la cantidad de materia que forma a dicho cuerpo, la cual es invariable cualquiera sea el lugar del Universo donde se mida.

PESO es la fuerza de atracción que ejerce un planeta o cuerpo celeste sobre un cuerpo por acción de la gravedad. Esta magnitud varía de acuerdo al lugar donde se mida debido a que la atracción que ejerce el planeta Tierra sobre un cuerpo depende de la distancia a la que se halla del centro de la Tierra.

•

Cuando un cuerpo cae en el vacío, su propio peso es la fuerza que le imprime una aceleración, llamada aceleración de la gravedad. Por lo tanto en la fórmula que expresa el PRINCIPIO de MASA se puede reemplazar “F” (fuerza) por “P” (peso) y “a” (aceleración) por “g” (aceleración de la gravedad),resultando:

P=m.g

Recordá que la aceleración de la gravedad tiene un valor de 9,8 m/s2

Actividad 4 1- Resolvé los siguientes problemas aplicando las fórmulas que correspondan: a- ¿Cuál es el peso de una heladera cuya masa es de 70 kg? ¿Qué fuerza habrá que aplicar sobre ésta para que al moverla adquiera una aceleración de 0,2 m/s2 ? b- ¿Cuál es el peso de un auto en la Tierra y cuál en la Luna si su masa es de 500 kg? La aceleración de la gravedad en la Luna es de 1,63 m/s2.

4

Basado en REYNOSO, LILIANA. Física.EGB3. 1997.Buenos Aires. Editorial Plus Ultra

74

c- Si la masa de una persona es de 75 Kg ¿Cuál es el peso de esa persona en la cima del Aconcagua donde la aceleración de la gravedad tiene un valor de 9,78 m/s2? d- Un caballo que pesa 1800 N llega a frenarse con una aceleración de 5 m/s2.

Se desea saber: ¿cuál es su masa y qué fuerza necesitó aplicar para adquirir esa aceleración?

El PRINCIPIO DE INTERACCION (3° LEY DE NEWTON) enuncia que: Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, el cuerpo B ejerce sobre el cuerpo A una fuerza de igual intensidad, igual dirección pero de sentido contrario.

Un ejemplo de éste PRINCIPIO, también llamado PRINCIPIO DE INTERACCIÓN, es el funcionamiento de los cohetes espaciales. En éstos ocurre que el cohete ejerce una fuerza (acción) que expulsa los gases que se forman en sus motores hacia el exterior, pero a su vez esos gases la ser expulsados ejercen sobre el cohete una fuerza (reacción) que lo impulsa en su ascenso.

Actividad 5 1- En las siguientes imágenes aparecen ejemplos del PRINCIPIO de INTERACCION, buscá esos ejemplos, indica cuáles son los pares de fuerzas que que cumplen con el mismo y además marcálos sobre cada figura

2- Respondé: a- Cuando nos apoyamos sobre una pared, estamos ejerciendo una fuerza sobre la misma. ¿Por qué no nos podemos traspasar dicha pared? b- Al estar sentado sobre la silla en tu aula, se está cumpliendo el PRINCIPIO DE INTERACCION ¿Cuál es el par de fuerzas que verifica a tal principio? c- Cuando un bote está sobre la superficie de una laguna ¿Por qué no se hunde? ¿Cuáles son las fuerzas que cumplen con la TERCERA LEY DE NEWTON en ese caso?

75

BIBLIOGRAFIA VIDARTE, LAURA. Química. Para descubrir un mundo diferente. 1997. Buenos Aires. Plus Ultra.

MAUTINO, JOSÉ MARÍA. Química Polimodal. 2004. Buenos Aires. Editorial Stella MAUTINO, JOSÉ MARÍA. Física y Química. 2004. Buenos Aires. Editorial Stella.

REYNOSO, LILIANA. Física. EGB 3. 1997. Buenos Aires. Plus Ultra ESCUDERO, PILAR y otros. Físico-Química. 1992. Buenos Aires. Ediciones Santillana CARRERAS, NORMA y otros. Ciencias Naturales Activa 7. 2003. Buenos Aires.

Ediciones Puerto de Palos CARRERAS, NORMA y otros. Ciencias Naturales Activa 8. 2003. Buenos Aires.

Ediciones Puerto de Palos CARRERAS, NORMA y otros. Ciencias Naturales Activa 9. 2001. Buenos Aires.

Ediciones Puerto de Palos DEL FAVERO, MARÍA ALEJANDRA y otros. Química Activa. Polimodal. 2002.

Buenos Aires. Ediciones Puerto de Palos.

LABATE, HUGO y otros. Ciencias Naturales-Química. 1997. Buenos Aires. AZ Editora COSTAGUTA, MARIANA y otros. El Libro de la Naturaleza 8. 1997. Buenos Aires.

Editorial Estrada.

ARISTEGUI, ROSANA y otros. Fisica I. 1999. Buenos Aires. Ediciones Santillana.

MAUTINO, JOSÉ MARÍA. Química 4. Aula Taller. 1992. Buenos Aires. Editorial Stella MAUTINO, JOSÉ MARÍA. Química 5. Aula Taller. 1993. Buenos Aires. Editorial Stella PERLMUTER, SILVANA y otros. Ciencias Naturales y Tecnología. 8° EGB.1998.

Buenos Aires. Aique.

SUAREZ, ANA MARIA y POY,VIRGINIA. Proyectos y Talleres de Ciencias Naturales. Octavo y Noveno EGB. 1998. Buenos aires. Editorial Sopena ARISTEGUI, ROSANA y otros. Ciencias Naturales 8. 1997. Buenos Aires.

Ediciones Santillana ARISTEGUI, ROSANA y otros. Ciencias Naturales 9. 1997. Buenos Aires.

Ediciones Santillana MERIDA, EMILSE y otros. Actividades para Química II. 1988. Buenos Aires.

Ediciones Colihue.

CERVELLI de VIDARTE, ANA LAURA y otros. Actividades para Química I. 1987.

Buenos Aires. Ediciones Colihue.

76