¡Las ciencias toman vida Grado 4 El programa de TCI para el Grado 4 tiene cuatro unidades. En cada unidad hay un Diario de ciencias, que incluye actividades prácticas de investigación, texto con notas y actividades para verificar la comprensión.
¡Las ciencias toman vida Grado 4 Unidad 2
Unidad 1 Estructuras de las plantas y los animales 1 ¿Qué estructuras usan las plantas para sostenerse y crecer?
6 ¿Qué estructuras usan los animales para sostenerse, moverse y protegerse?
2 ¿Qué estructuras usan las plantas para protegerse?
7 ¿Qué estructuras usan los animales para reproducirse?
3 ¿Qué estructuras usan las plantas para reproducirse?
8 ¿Qué estructuras usan los animales para percibir el medioambiente?
4 ¿Cómo responden las plantas al medioambiente?
9 ¿Cómo responden los animales al medioambiente?
5 ¿Qué estructuras usan los animales para la digestión y la circulación?
Evaluación del desempeño: Diseñar una criatura legendaria
La energía Diario de ciencias
Unidad 2 La energía 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento? 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión? 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor? 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía? 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos? Evaluación del desempeño: Diseñar un dispositivo de seguridad
Unidad 3 Cambios en la superficie terrestre 1 ¿Qué pistas tenemos de que la superficie terrestre cambia? 2 ¿Cómo cambia la superficie terrestre por la acción del agua? 3 ¿Cómo cambia la superficie terrestre por la acción del viento? 4 ¿Cómo cambia la superficie terrestre por la acción de los seres vivos?
5 ¿Cómo se forman los fósiles y qué nos muestran? Evaluación del desempeño: Investigar los cambios en los montes Apalaches 6 ¿En qué lugares de la Tierra hay terremotos, volcanes y montañas? 7 ¿Qué podemos hacer ante una catástrofe natural? Evaluación del desempeño: Desarrollar planes de emergencia para catástrofes naturales
Unidad 4 Las ondas y la información 1 ¿Qué tipos de ondas existen? 2 ¿Cuáles son algunas propiedades de las ondas?
5 ¿Cómo se usan las ondas sonoras para enviar mensajes?
3 ¿Cómo afectan las ondas a los objetos?
6 ¿Cómo se usan patrones para enviar mensajes?
4 ¿Qué ondas viajan a través de la Tierra?
Evaluación del desempeño: Desarrollar un método de comunicación usando ondas
Ingeniería
Nombre:
¡Las ciencias toman vida! Grado 4
Unidad 2
La energía ¡La energía está por todas partes! A veces nos ayuda y otras veces puede causarnos daño. En esta unidad, enseñarás a otros estudiantes cómo se transfiere la energía de un lugar a otro creando un folleto de seguridad sobre cómo funcionan los cascos de bicicleta, y creando un dispositivo que funciona con energía para mantenerte seguro cuando montas en bicicleta.
1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?.....................6 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?.......................................................................26 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?.............46 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?...............68 Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad.........94 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
....................... 100
6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?.......................... 120 Evaluación del desempeño: Diseñar un dispositivo de seguridad.......................................................................... 138 Ingeniería
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Fenómeno de anclaje Piensa en el fenómeno de anclaje de esta unidad: Los cascos de bicicleta te protegen. Completa la tabla. • Anota lo que sabes sobre el fenómeno de esta unidad. • Escribe preguntas con lo que quieres saber sobre este fenómeno. Lo que sé
Lo que quiero saber
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Listas de verificación de la unidad A medida que completas cada lección, busca este icono anotar lo que aprendiste en la lección. Lección
y vuelve a esta página para
Lo que aprendí
1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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Unidad 2 La energía
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Basándote en lo que aprendiste, explica el fenómeno de anclaje de la unidad: Los cascos de bicicleta te protegen.
Afirmación
Evidencia
Razonamiento
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Unidad 2 La energía
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Lección 1
¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
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Lección 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
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INVESTIGACIÓN
Observar fenómenos Comenta: ¿Alguna vez te has arrojado estilo bomba a la piscina? Piensa qué tienes que hacer para salpicar lo más posible.
Observa este fenómeno: Cuando una pelota rápida golpea la red de un arco, la red se mueve más que cuando la golpea una pelota lenta.
¡Inténtalo!
Patea una pelota liviana lentamente contra una pared. Luego, patéala rápido. Ahora, patea una pelota pesada lentamente contra una pared. Luego, patéala rápido. ¿Qué pasó? ¿Cuándo hizo más ruido la pelota?
Piensa en lo que ya sabes sobre cómo se relacionan la energía y el movimiento. Escribe las preguntas que tengas.
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Lección 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
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INVESTIGACIÓN
Preparar la investigación Sigue estos pasos para preparar tu investigación: • Con una regla, dibuja marcas en tu cartón en incrementos de 1 cm. Rotula las marcas cada 5 cm. Esta es la rampa por la que bajará tu pelota. • Pega un trozo de cinta en el piso y rotúlalo 0 m. La cinta estará perpendicular a la dirección en la que rodará la pelota. • Pega otro trozo de cinta a 1 m de distancia. • Pega un tercer trozo de cinta a 2 m de distancia. Mantén la rampa junto a la cinta que marca 0 m. Luego, coloca la pelota sobre una de las marcas del cartón y suéltala.
El desafío de 1 metro Tu objetivo es hacer que la pelota ruede exactamente 1 m. En cada prueba, sigue estos pasos: • Coloca la rampa de modo que uno de los extremos esté en la marca de 0 m. • Mantén la rampa quieta. Mide el ángulo de la rampa con el transportador y anota la medida en la tabla de la página siguiente. • Pon la pelota en la rampa. Mide la altura de la pelota en incrementos de 1 cm. Registra la altura. • Suelta la pelota. ¿La pelota necesita menos o más energía para rodar 1 m? Anótalo. Experimenta con diferentes alturas y ángulos hasta lograr que la pelota ruede 1 m. ¿Puedes hallar hallar más de una combinación de ángulos y distancias?
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Lección 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
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INVESTIGACIÓN
En cada prueba, anota el ángulo de la rampa, la altura de la rampa desde la que soltaste la pelota, y si la pelota necesitó más energía, menos energía o tuvo la energía suficiente para rodar 1 metro. Prueba
Ángulo
Altura de la rampa
Cantidad de energía
1
Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
2
Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
3
Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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Necesitó más | Tuvo suficiente | Necesitó menos
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INVESTIGACIÓN
Comentar el desafío Describe la energía que tiene la pelota en los diferentes momentos. ¿Qué tipo de energía tenía la pelota antes de que la soltaras en la rampa? ¿Qué variables afectan la cantidad de energía que tiene la pelota en ese momento?
¿Qué tipo de energía tenía la pelota cuando llegó al final de la rampa? ¿Qué variables afectan la cantidad de energía que tiene en ese momento?
¿De qué manera la energía afecta la distancia que puede recorrer la pelota?
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INVESTIGACIÓN
Vocabulario Empareja cada palabra con su definición. Banco de palabras transferir energía
conservar
1. mantener la misma cantidad total, antes y después de un cambio 2. pasar algo de un objeto a otro 3. la capacidad de hacer que un objeto se mueva o de causar un cambio
Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Las buenas observaciones ayudan a responder preguntas. Crean un registro que luego puedes consultar para que tus investigaciones sean más precisas. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Si conoces las variables de una investigación, puedes investigar con detalle el impacto que tiene una variable en el resultado. Así comenzarás a observar patrones que te ayuden a lograr más rápido el resultado que deseas. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Cuanto más rápido se mueve un objeto, más energía del movimiento tiene. todavía estoy aprendiendo
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ya lo sé
Lección 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
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TEXTO
CON
NOTAS
1. Los objetos que están en movimiento tienen energía Es probable que uses la palabra energía en oraciones como: “No tengo mucha energía hoy. ¡No puedo salir de la cama!”. Un científico estaría de acuerdo con que se necesita energía para mover el cuerpo y sacarlo de la cama. Pero ¿qué es la energía? En ciencias, energía es la capacidad de hacer que un objeto se mueva o de causar un cambio. Todos los objetos que están en movimiento tienen energía. Esa energía se llama energía del movimiento. Una pelota de básquetbol tiene energía cuando rebota en la cancha. El agua tiene energía cuando corre en un río, y el aire tiene energía cuando sopla el viento. ¿Cómo es que un objeto obtiene la energía del movimiento? A veces la obtiene cuando otro objeto que está en movimiento le transfiere su energía. Transferir significa pasar algo de un objeto a otro. Imagina que tienes una piedra en la mano. Cuando la arrojas, transfieres a la piedra la energía de tu brazo en movimiento. Tu brazo en movimiento es la fuente de energía de la piedra. Cuando la piedra que está en movimiento cae en una laguna, salpica agua porque transfiere energía al agua. Las gotas de agua de la laguna que forman la salpicadura vuelan por el aire. La energía de esas gotas proviene de la energía de la piedra. 12
Lección 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
Cuando alguien arroja una piedra al agua, el brazo en movimiento transfiere energía a la piedra. Luego, la piedra en movimiento transfiere energía al agua y produce la salpicadura.
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TEXTO
CON
NOTAS
Anota cinco ejemplos de objetos que tienen energía del movimiento. (¡Trata de anotar objetos que no se hayan mencionado en el texto!) Luego, explica cómo sabes que todos esos objetos tienen energía del movimiento.
Piensa en un ejemplo de transferencia de energía que no se haya usado en el texto. Haz un dibujo que muestre a un objeto transfiriendo energía a otro objeto y rotúlalo.
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NOTAS
2. Los objetos pesados tienen más energía Ya aprendiste que todos los objetos que están en movimiento tienen energía. Pero no todos los objetos que están en movimiento tienen la misma cantidad de energía. Uno de los factores que afectan la cantidad de energía de un objeto en movimiento es el peso. Un objeto pesado tiene más energía que un objeto más liviano que se mueve con la misma rapidez. Imagina que tienes dos piedras, una mucho más grande que la otra. La piedra grande es más pesada que la pequeña. Si arrojas las piedras a una laguna desde la misma altura, caerán sobre el agua en el mismo momento porque caen con la misma rapidez. Pero, aunque su movimiento sea el mismo, tienen diferente cantidad de energía. Una piedra grande es más pesada Esa diferencia de energía se ve cuando la y tiene más energía que una piedra piedra grande hace una salpicadura mucho pequeña que se mueve con la misma mayor que la piedra pequeña. La piedra más rapidez. La piedra que pesa más pesada hace una salpicadura más grande produce una salpicadura más grande. porque transfiere más energía al agua. Eso pasa porque la piedra más pesada Otro ejemplo es una bola de boliche y una transfiere más energía al agua. pelota de fútbol que ruedan con la misma rapidez. Las dos tienen El peso afecta la energía de un objeto más o menos la misma forma y el mismo tamaño, pero la bola de boliche es mucho más pesada. Aunque se mueva con la misma rapidez que la pelota de fútbol, tiene mucha más energía. ¡Por eso no te gustaría que la bola de boliche te golpeara un pie! La bola de boliche tiene más energía que podría transferirse a tu pie y Piedra liviana Piedra pesada causarte dolor. 14
Lección 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
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TEXTO
CON
NOTAS
Observa cada par de imágenes y lee las leyendas. En cada par, encierra en un círculo la imagen de la pelota que tiene más energía del movimiento. A
La pelota de golf rueda lentamente hacia el hoyo. B
La bola de boliche rueda lentamente hacia los bolos.
A
A
La pelota de béisbol se mueve rápidamente cuando la golpea un bate. B
La pelota de playa inflable fue arrojada al aire. B
La pelota de ping-pong se mueve rápidamente cuando la golpea la paleta.
La pelota de básquetbol fue arrojada al aire.
Explica cómo se relacionan el peso y la energía del movimiento. Incluye evidencia de lo que has observado en esta lección.
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TEXTO
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NOTAS
3. Los objetos que se mueven más rápido tienen más energía Imagina que estás jugando al béisbol con tus amigos. Una pelota se mueve lentamente, y tu mano apenas se mueve cuando la atrapas. Pero otra pelota se mueve mucho más rápido y, cuando la atrapas, tu mano se mueve mucho hacia atrás. Las dos pelotas mueven tu mano porque le transfieren energía. ¿Por qué la pelota rápida transfiere más energía? La rapidez es otro de los factores que afectan la cantidad de energía del movimiento que tiene un objeto. Imagina que una pelota de golf rueda lentamente hacia tu pie descalzo. Si te golpeara el pie, apenas lo sentirías. Ahora imagina que esa pelota va muy rápido y te golpea el pie. Esta vez sí te dolería porque Cuanto más rápido se mueve un objeto, cuando un objeto se mueve más rápido, más energía tiene para transferir. aumenta su energía del movimiento. Por eso, Por eso, una piedra lenta salpica menos la pelota de béisbol rápida hizo que tu mano que una piedra rápida cuando cae se moviera más que la pelota lenta. en el agua. Veamos otro ejemplo de cómo la rapidez afecta a la energía del movimiento. Imagina que arrojas una piedra a una La rapidez afecta la energía de un objeto laguna dos veces desde la misma altura, pero una vez más rápido que la otra. Piedra Piedra Primero, arrojas la piedra lentamente. lenta rápida La piedra salpica un poco cuando cae en el agua. Pero si arrojas la misma piedra mucho más rápido, salpica mucho más. Eso pasa porque la piedra va mucho más rápido cuando golpea el agua; por lo tanto, tiene más energía. La piedra transfiere esa energía al agua Menos Más y la salpicadura que causa es mucho energía energía más grande. 16
Lección 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento?
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TEXTO
CON
NOTAS
Observa cada par de imágenes y lee las leyendas. En cada par, encierra en un círculo la imagen de la pelota que tenga más energía del movimiento. A
El palo de golf empujó la pelota suavemente. B
El palo de golf golpeó la pelota con fuerza.
A
A
La bola de boliche rueda rápidamente hacia los bolos. B
La pelota de béisbol ha sido arrojada al aire con suavidad. B
La bola de boliche rueda lentamente hacia los bolos.
La pelota de béisbol vuela por el aire cuando se la golpea con el bate.
Explica cómo se relacionan la rapidez y la energía del movimiento. Incluye evidencia de lo que has observado en esta lección.
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NOTAS
4. La energía se puede ganar y perder Ahora ya sabes que los objetos pueden transferir su energía a otros objetos. Pero ¿qué pasa con la energía de un objeto en movimiento después de que la transfiere? La energía de un objeto no aparece y desaparece por arte de magia. La energía proviene de algún lado y debe ir hacia otro lado. Eso quiere decir que los objetos ganan y pierden energía. Recuerda que cuando arrojas una piedra a una laguna, la piedra tiene energía del movimiento. Pero esta energía no aparece de la nada, sino que proviene de la energía de tu mano en movimiento. Cuando arrojas una Cuando arrojas una piedra, la piedra piedra, tu mano en movimiento transfiere gana rapidez y energía. Cuando la energía a la piedra. Por eso, la piedra tiene piedra golpea el agua, su rapidez más energía que antes y tu mano tiene disminuye y transfiere energía al agua. menos energía. Cuando la piedra golpea el agua, transfiere Por lo tanto, la piedra pierde energía cuando golpea el agua. la mayor parte de su energía al agua cuando la empuja hacia arriba y produce la salpicadura. Al Los objetos pueden perder energía mismo tiempo, la piedra se mueve más lentamente a medida que se hunde en La piedra tiene mucha energía. el agua. A medida que su rapidez disminuye, la piedra tiene menos energía. Luego, se hunde y llega al fondo La piedra tiene de la laguna. Una vez que menos energía. llega al fondo, la piedra ya no se mueve más. Por lo tanto, no tiene más energía del movimiento porque la La piedra no tiene energía. transfirió toda al agua. 18
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CON
NOTAS
Escribe una evidencia específica que apoye cada uno de los siguientes enunciados. Puedes anotar ejemplos de la vida real, evidencia de la simulación o evidencia del texto. Enunciado
Evidencia
Los objetos pueden ganar energía.
Los objetos pueden perder energía.
Elige una de las siguientes situaciones. Explica cómo los objetos ganan y pierden energía del movimiento en esa situación. a) arrojar y atrapar una pelota de fútbol americano b) derribar los bolos con la bola de boliche c) empujar a un amigo en un trineo por una colina nevada d) patear una pelota de fútbol
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NOTAS
5. La energía se puede almacenar Ya aprendiste que un objeto que se mueve tiene energía del movimiento. Pero ¿un objeto que está quieto puede tener energía? Un objeto que está quieto también puede tener energía. En vez de tener energía del movimiento, tiene energía almacenada. Cualquier objeto que levantes del suelo tiene energía almacenada porque la gravedad atrae a ese objeto. Estos objetos tienen el potencial, o la capacidad, de moverse o producir un cambio sin que otro objeto los toque. Si sueltas el objeto, la gravedad hará que se caiga. No es necesario que transfieras energía al objeto para que se mueva. Un objeto que está en el suelo también Cuando la piedra está quieta, tiene puede tener energía almacenada, según la energía almacenada que se transforma posición en que se encuentre. Por ejemplo, en energía del movimiento a medida cuando estás de pie en tu habitación, tienes que la piedra cae. Una parte de la el potencial de caerte aunque estés sobre energía del movimiento de la piedra el suelo. Pero si te acuestas en el suelo no se transfiere al suelo cuando aterriza. tienes energía almacenada porque no puedes cambiar de posición sin moverte. La energía almacenada de un objeto La energía almacenada se puede transferir se puede transferir. La piedra que tú sostienes tiene energía almacenada. Si la dejas caer, la La piedra tiene energía almacenada. energía almacenada se transforma en energía del movimiento a medida que la piedra cae. Cuando llega al suelo y deja de moverse, La piedra tiene energía la piedra ha perdido su energía del movimiento. del movimiento. También perdió la energía almacenada. La energía se transfirió al suelo y La tierra tiene energía a otros objetos cercanos. del movimiento.
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TEXTO
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NOTAS
En esta imagen, el pie de un estudiante sostiene una patineta en la parte de arriba de una rampa. Analiza la imagen y explica qué pasaría si el estudiante levantara el pie. Usa estos términos en tu respuesta: energía almacenada, gravedad y energía del movimiento.
¿Qué evidencia del texto apoya tu análisis? Explica cómo usaste el texto y sus ejemplos en tu explicación.
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TEXTO
CON
NOTAS
6. La energía se conserva Los objetos ganan y pierden energía almacenada de la misma manera en que ganan y pierden energía del movimiento. La energía se transfiere de un objeto a otro, pero pase lo que pase, la energía siempre es la misma. Por ejemplo, cuando arrojas una piedra a una laguna, la cantidad de energía del movimiento que pierde la piedra es igual que la cantidad de energía que ganan el agua y el aire que la rodean, o la energía del movimiento se puede transformar en energía almacenada. Pero ninguna cantidad de energía se crea de la nada ni se destruye. La cantidad total de energía se mantiene igual, antes y después de cada cambio en el movimiento. Como la energía no puede crearse ni destruirse, los científicos afirman que la La energía no puede crearse ni energía se conserva. Conservar significa destruirse. Esto significa que, cuando mantener la misma cantidad total, antes y la energía se transfiere, la cantidad después de un cambio. En otras palabras, total de energía siempre es la misma. la energía no puede crearse ni destruirse. Por eso, los científicos afirman Solo puede transferirse de un objeto a otro que la energía se conserva. durante un cambio, o puede convertirse en energía almacenada. Por ejemplo, imagina que pateas una pelota para Energía total de la piedra y del agua que suba una colina. La pelota tiene Energía Energía total energía del movimiento cuando Energía de del antes de la la piedra sube por la colina. Cuando la pelota agua salpicadura sube, la mayor parte de la energía del movimiento se transforma en Energía total Energía Energía de la energía almacenada, porque la pelota después de la del agua piedra salpicadura se mueve más lentamente y tiene el potencial de rodar hacia abajo. En esta Energía total interacción, como en cualquier otra, la después de que Energía la piedra del agua energía se conserva. se hunde 22
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NOTAS
Lee el siguiente enunciado. Luego, escribe una evidencia específica que lo apoye. Puedes anotar ejemplos de la vida real, evidencia de la simulación o evidencia del texto. Enunciado
Evidencia
La energía se conserva.
lige una de las siguientes situaciones. Explica cómo los objetos E ganan y pierden energía del movimiento en esa situación. Luego, explica cómo se transfiere la energía. Usa el término conservar en tu respuesta. a) arrojar y atrapar una pelota de fútbol americano b) derribar los bolos con la bola de boliche c) empujar a un amigo en un trineo por una colina nevada d) patear una pelota de fútbol
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Muestra lo que sabes Usa las simulaciones y esta investigación para elaborar una afirmación sobre cómo se relacionan la energía y el movimiento. Luego, explica cómo investigarás esa afirmación. Afirmación:
Investigación:
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Cuando una pelota rápida golpea la red de un arco, la red se mueve más que cuando la golpea una pelota lenta. Piensa en lo siguiente: • En el fútbol, ¿qué pasa con la red cuando la pelota la golpea? • ¿Qué pasaría si la pelota fuera más pesada? ¿Y si fuera más liviana?
Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Qué cambiaría si el jugador pateara la pelota más lentamente? Afirmación
Evidencia
Razonamiento
Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.
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Lección 2
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INVESTIGACIÓN
Observar fenómenos Comenta: ¿Se te ocurre algún ejemplo en el que la energía de un objeto se transfiere a otro objeto?
Observa este fenómeno: Cuando sueltas la bola que está en un extremo, se mueve la del otro extremo.
¡Inténtalo!
Trabaja con tus compañeros. Toma dos pelotas. Pon una en el suelo y asegúrate de que quede quieta. Luego, haz rodar la otra pelota hacia la que está quieta. ¿Qué sucede?
Piensa en lo que ya sabes sobre cómo se transfiere la energía de un objeto a otro. Escribe las preguntas que tengas.
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INVESTIGACIÓN
Preparar la tirolesa Usarás lo que sabes sobre la energía del movimiento para investigar qué sucede con la energía de dos objetos cuando chocan. Desarrollarás y pondrás a prueba varias investigaciones con tirolesas para observar cómo se transfiere la energía entre dos objetos que chocan. Sigue estos pasos: 1. Ata una abrazadera a cada extremo de un sedal de 2 metros de largo. Esa será tu tirolesa. 2. Extiende la tirolesa entre dos mesas de modo que quede tirante. Sujeta cada abrazadera a una mesa para que queden bien firmes.
2 metros
3. Corta la pajilla por la mitad. 4. Abre dos clips pequeños y dóblalos en un ángulo de 90 grados. Introduce cada clip en un extremo de la pajilla de modo que el clip quede hacia arriba. ¡Haz dos de estos! 5. Haz una bolita de plastilina de 2 cm de diámetro y pégala en un extremo de la pajilla. Usa cinta adhesiva para pegar una canica en el otro extremo de la pajilla. ¡Haz dos de estos! 6. Cuelga las dos pajillas en la tirolesa. Fíjate que se puedan deslizar sin problemas. Con un golpecito suave, las pajillas deberían moverse de un lado al otro del sedal.
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INVESTIGACIÓN
Planear una investigación En esta investigación, pondrás a prueba esta pregunta: ¿Qué pasa con la energía si un objeto que está en movimiento choca con otro que está quieto? Cuando planees tu investigación, debes pensar en las variables. Si haces una prueba justa, obtendrás resultados confiables. Mantener constantes todas las variables y realizar varias pruebas te permitirá asegurarte de que tus resultados sean confiables. Piensa en algunas maneras en que podrías lograr que tu investigación sea una prueba justa y anótalas en la siguiente tabla. Luego, usa esa información para predecir los resultados de tu investigación.
Pregunta:
Hacer una prueba justa:
Predicciones:
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INVESTIGACIÓN
Realizar una investigación ¡Realiza tu investigación usando la tirolesa y las pajillas! • Mantén las condiciones que elegiste cuando decidiste cómo ibas a mantener constantes las variables. • Anota tus observaciones en la siguiente tabla. No pienses en la energía. En este momento, solo debes anotar lo que observes. • Después de realizar las pruebas, relaciona tus observaciones sobre el movimiento con lo que sabes sobre la energía para escribir tu conclusión. Anota tus observaciones y escribe una conclusión. Prueba
Observaciones
1
2
3
4
5
Conclusiones:
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INVESTIGACIÓN
Vocabulario Rellena los espacios en blanco para completar cada oración. Banco de palabras colisión tocar energía conserva transfiere movimiento Chocar significa algo en movimiento. La acción de un . objeto en movimiento que choca con otro se llama Un objeto que se mueve tiene energía del/de la . Cuando un objeto en movimiento choca con otro, parte de su energía se al otro objeto. Otra parte se transfiere al aire en forma de sonido, calor y luz. Pero la cantidad total de que hay antes y después de una colisión siempre es la misma porque la energía se .
Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Cuando un objeto que está en movimiento choca con otro, parte de la energía de ese objeto se transfiere al otro objeto. Sin embargo, la cantidad total de energía es la misma porque la energía se conserva. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
La cantidad de energía que tiene un objeto en movimiento está relacionada con su peso y su rapidez. Cuando los objetos chocan, se transfiere energía de un objeto a otro. Eso puede cambiar la cantidad de energía del movimiento, la dirección y la rapidez. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
La energía no solo se transfiere como energía del movimiento. Parte de la energía transferida en una colisión puede producir sonido, luz o calor. todavía estoy aprendiendo © Teachers’ Curriculum Institute
ya lo sé
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NOTAS
1. La energía se transfiere y se conserva Después de tu práctica de fútbol, tomas unas pelotas del campo. Haces rodar una pelota hacia otra pelota que está quieta. La pelota que rueda golpea a la que está quieta y sucede algo curioso. Es como si las dos pelotas intercambiaran el movimiento. La pelota que rodaba deja de moverse justo en el lugar donde se encuentra con la otra. La pelota que estaba Cuando dos pelotas chocan, la energía quieta empieza a rodar en la misma dirección de la pelota que está en movimiento se en que rodaba la otra. ¿Por qué pasó eso? transfiere a la pelota que está quieta. Ambas pelotas se movieron de ese modo La pelota que estaba quieta empieza porque chocaron entre sí. El impacto que a moverse debido a la energía que se produce cuando un objeto que está en obtiene en la colisión. La pelota que movimiento choca con otro se llama colisión. estaba moviéndose se detiene. Cuando los objetos chocan entre sí, se El movimiento antes y después transfiere energía de un objeto a otro. de una colisión Recuerda que todos los objetos que se mueven tienen energía del movimiento. Antes Por lo tanto, la primera pelota, que está rodando, tiene energía del movimiento, En movimiento Quieta pero la segunda pelota, que está quieta, no la tiene. En el momento en que las pelotas chocan, las fuerzas que hay entre ellas hacen que la primera pelota se detenga y Impacto la segunda se mueva. Cuando sucede eso, la energía de la primera pelota pasa a la En movimiento Quieta otra. Entonces, la segunda pelota tiene energía del movimiento, mientras que la primera ya no la tiene. La primera pelota ha dejado de moverse. Debido a la colisión, cambió la Después rapidez y la energía de las pelotas. Pero la cantidad total de energía no cambió En Quieta movimiento porque la energía siempre se conserva, incluso durante una colisión. 32
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TEXTO
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NOTAS
os pelotas idénticas chocan entre sí. Ambas tienen el mismo D peso, el mismo tamaño y la misma forma. Una de las pelotas rueda hacia adelante y choca con la otra. Dibuja y rotula dos diagramas para mostrar qué sucede antes y después de la colisión. Incluye estos términos en los rótulos: pelota en movimiento, pelota quieta, energía del movimiento y transferencia de energía.
Antes de la colisión
Después de la colisión
En la próxima sección, aprenderás sobre la colisión entre pelotas de distinto peso que se mueven con distinta rapidez. Anota tres preguntas que tengas sobre estos tipos diferentes de colisiones.
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CON
NOTAS
2. Colisión y movimiento Es tu última oportunidad de derribar el único bolo que queda para ganar el partido. Lanzas la pesada bola de boliche hacia el bolo, y la pelota rueda lentamente por la pista. Cuando los objetos chocan entre sí, el bolo sale disparado del lugar de la colisión. ¡Ganaste el partido! No todas las colisiones producen los mismos cambios en el movimiento. La colisión entre la bola de boliche y el bolo es diferente de la colisión entre dos pelotas de fútbol. Aunque la bola de boliche golpea al bolo más lentamente, el bolo se desplaza más rápido después de la colisión. Recuerda que la cantidad de energía que tiene un objeto en movimiento se relaciona con su peso y su rapidez. Por lo tanto, el peso y la rapidez también influyen en lo que sucede cuando los objetos chocan y transfieren energía. Chocar con un objeto del mismo peso que está quieto
Una bola de boliche pesa mucho más que un bolo. Por eso, cuando una bola de boliche que va lentamente choca con los bolos, los bolos se mueven con mayor rapidez. Eso sucede porque el peso y la rapidez influyen en cómo se transfiere la energía durante una colisión.
Cuando un objeto que está en movimiento choca con un objeto que tiene el mismo peso y está quieto, la transferencia de energía hace que el objeto que estaba quieto empiece a moverse con la misma rapidez que el otro objeto. Por lo tanto, si una pelota de fútbol que está rodando choca con una pelota que está quieta y ambas tienen el mismo peso, la pelota que estaba quieta obtiene la misma energía del movimiento que perdió la otra pelota. Como ambas tienen el mismo peso, la segunda pelota se moverá con la misma rapidez que tenía la pelota que la chocó.
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Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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TEXTO
CON
NOTAS
Chocar con un objeto de distinto peso que está quieto
Cuando un objeto que está en movimiento choca con otro que está quieto pero que tiene distinto peso, la transferencia de energía influye de otra manera en la rapidez de los objetos. Una bola de boliche es más pesada que un bolo. Cuando la bola choca con el bolo, esta le transfiere energía. Como el bolo es más liviano, esa energía lo hace moverse más rápido que la bola. Chocar con la misma rapidez
Cuando dos objetos que se mueven con la misma rapidez y tienen el mismo peso chocan de frente, ambos rebotan hacia atrás en la misma dirección en la que venían y con la misma rapidez. Imagina que tú y un amigo patean una pelota de fútbol cada uno hacia el otro con la misma rapidez. Después de chocar entre sí, cada pelota regresará a quien la pateó con la misma rapidez con la que avanzaba. Chocar con distinta rapidez
Cuando dos objetos del mismo peso que se mueven con distinta rapidez chocan de frente, rebotan hacia atrás. Cada uno retrocede con la rapidez con que avanzaba el otro. Imagina que pateas una pelota de fútbol con fuerza. Tu amigo la patea suavemente. Tu pelota se mueve más rápido y con más energía. Cuando las pelotas choquen, la tuya regresará a ti más lentamente y con menos energía. La pelota de tu amigo regresará a él más rápido y con más energía.
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Estas pelotas de fútbol avanzan con distinta rapidez antes de chocar entre sí. Después de la colisión, la pelota que iba más rápido se mueve más lento. La pelota que iba más lento se mueve más rápido.
Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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TEXTO
CON
NOTAS
Usa lo que has aprendido para predecir qué sucederá en las colisiones que se describen a continuación. Imagina que hay dos vagones en la misma vía de tren. Lee cada situación, observa el diagrama y sigue las instrucciones. El vagón A está quieto. El vagón B está en movimiento. Ambos vagones tienen el mismo peso. Predice el resultado y el cambio de energía que se producirá cuando choquen los vagones. Vagón A
Vagón B Carga
Carga Compañía ferroviaria
Carga
Carga
Carga El vagón A Carga está quieto. El vagón B está en movimiento. El vagón B Carga Carga es mucho más pesado que el vagón A. Predice el resultado y el cambio de energía que se producirá cuando choquen los vagones. Compañía ferroviaria
Compañía ferroviaria
Vagón A
Vagón B Carga
Carga
Carga
Carga Compañía ferroviaria
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Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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INVESTIGACIÓN
Ambos vagones tienen el mismo peso. Cada vagón va en dirección al otro con la misma rapidez. Predice el resultado y el cambio de energía que se producirá cuando choquen los vagones. Vagón A
Vagón B Carga
Carga Compañía ferroviaria
Carga
Carga
Carga
Carga Compañía ferroviaria
Carga
Carga
Compañía ferroviaria
Ambos vagones tienen el mismo peso. El vagón A avanza el doble de Carga Carga rápido que el vagón B. Predice el resultado y el cambio de energía que se producirá cuando choquen los vagones. Vagón A
Vagón B Carga
Carga Compañía ferroviaria
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Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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TEXTO
CON
NOTAS
3. Colisiones, sonido, luz y calor Se oye un golpe fuerte. Una pelota de sóftbol pasa volando mientras la bateadora suelta el bate y corre hacia la primera base. La bateadora llega a la segunda base antes de que su oponente atrape la pelota y la toque con ella. Ya está a salvo. ¿Qué sucede con la energía en este tipo de colisiones? La energía produce sonido
Parte de la energía que se transfiere en una colisión produce sonido. Por ejemplo, tanto la pelota como el bate tienen energía del movimiento porque ambos se están moviendo. Como se transfiere energía entre la pelota y el bate cuando estos chocan, la pelota cambia de dirección. Sin embargo, en una colisión, parte de la energía se transfiere al aire que hay alrededor y produce sonido. Por eso se oye un ruido fuerte cuando el bate golpea la pelota. La energía produce luz
En una colisión, parte de la energía se transfiere al aire, lo cual produce un sonido. Por eso se oye un ruido cuando un bate golpea la pelota de béisbol.
A veces, cuando los objetos chocan, se produce luz. En esa luz se transfiere parte de la energía de los objetos. Por ejemplo, se puede hacer fuego golpeando un tipo de roca llamado pedernal contra un trozo de acero. Esa colisión produce una chispa brillante. Parte de la energía del pedernal se transfiere al acero y al aire, pero otra parte de la energía también puede transferirse en forma de luz.
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Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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TEXTO
CON
NOTAS
La energía produce calor
Cuando los objetos chocan, parte de la energía se transfiere y produce calor. Por ejemplo, cuando la jugadora de sóftbol llega a la segunda base, se desliza contra el suelo. Mientras la jugadora resbala, parte de su energía pasa al suelo. Tanto la jugadora como el suelo se calientan porque parte de la energía del movimiento de la jugadora se transformó en calor durante la colisión. La energía de cualquier objeto que esté en movimiento pasa a la superficie que toca. Cuando la energía se transfiere, genera calor y ambos objetos se calientan. Por eso, las manos se calientan cuando las frotamos. Parte de la energía del movimiento se transforma en calor. Un objeto que está en movimiento sigue moviéndose a menos que su energía cambie. Los cambios de energía son los que hacen que un objeto se detenga. Imagina que tiras una pelota de goma al suelo. Al principio, es probable que la pelota rebote bien alto. Pero cada vez alcanzará menos altura porque, con cada rebote, transfiere energía al aire y al suelo. Parte de esa energía se convierte en sonido. Otra parte se convierte en calor. Todos estos cambios hacen que la pelota pierda energía. Al final, la pelota Altura perderá toda su energía del del primer rebote movimiento y dejará de moverse. Toda la energía de la pelota se habrá transferido al aire y al suelo, y se habrá producido sonido y calor.
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El pedernal es una roca que se puede usar para hacer fuego al golpearla con acero.
Un objeto que estaba en movimiento se detiene porque su energía cambia. Parte de su energía se transfiere a otros objetos y una parte produce sonido y calor. Por eso, esta pelota alcanza menos altura cada vez que rebota contra el suelo hasta que, al final, deja de moverse.
Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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TEXTO
CON
NOTAS
Explica cómo se libera energía en forma de sonido, luz y calor en una colisión entre dos carros.
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TEXTO
CON
NOTAS
4. Imaginar colisiones sin energía conservada Recuerda que, según los científicos, la energía se conserva porque no se puede crear ni destruir. La energía de los objetos se conserva incluso durante una colisión. Por lo tanto, aunque en una colisión la energía se transfiere, la cantidad total de energía es la misma. Los científicos investigan adónde va la energía en las colisiones. Eso los ayuda a comprender mejor lo que sucede cuando los objetos chocan entre sí. También les sirve para predecir cómo se moverán los objetos o cómo dejarán de moverse. Si la energía no se conservara, ni tú ni los científicos podrían predecir qué pasaría cuando chocan los objetos. Piensa en alguna situación imposible en la que no se conserve la energía. Imagina que hubiera más energía después de una colisión. Si eso fuera así, al tirar una piedrita con la mano, podría romperse la acera. Al darle una palmada a alguien en el hombro, la persona podría salir volando. ¿Qué pasaría si hubiera menos energía después de una colisión? Si eso fuera así, una pelota de goma no rebotaría nunca al soltarla. O tus manos se enfriarían en lugar de calentarse cuando las frotas. Sabes que la energía no funciona de esa manera. No funciona así porque la energía se conserva.
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Si la energía no se conservara, no podrías predecir qué sucedería durante una colisión. Una pequeña colisión, como la de un pincel que toca un papel, podría causar mucho daño.
Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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TEXTO
CON
NOTAS
Predice qué sucederá en cada una de estas situaciones. Asegúrate de explicar cómo se conserva la energía en cada caso. Un estudiante hace un avioncito de papel y lo tira contra una ventana. ¿Qué pasará con la ventana? ¿Y con el avioncito?
Tomas un bloque de madera y lo frotas hacia adelante y hacia atrás contra un papel de lija. ¿De qué manera se liberará energía en forma de sonido y de calor en esta colisión?
Hay una pelota de básquetbol en la cancha. La pelota está quieta. Tienes una pelota de tenis y una bola de boliche. ¿Qué pelota harías rodar si quisieras transferirle más energía del movimiento a la pelota de básquetbol? ¿Cómo sabes que esa pelota transferirá más energía?
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Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Muestra lo que sabes A continuación, se dan tres preguntas. Encierra en un círculo las preguntas que se pueden poner a prueba.
A) ¿Cómo cambia la energía de dos objetos en una colisión si cada uno se mueve en dirección al otro antes de chocar?
B) ¿Cómo cambia la energía de dos objetos si ambos se mueven en la misma dirección y uno golpea al otro desde atrás?
C) Dos objetos chocan rápidamente, hacen un sonido fuerte y luego se alejan lentamente. ¿Qué transferencias de energía se produjeron?
Elige una de las preguntas para investigarla. Márcala con un asterisco. Luego, escribe qué variables podrían influir en el resultado.
Con las variables que escribiste, piensa en una prueba justa que sirva para investigar la pregunta.
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Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Cuando sueltas la bola que está en un extremo, se mueve la del otro extremo. Piensa en lo siguiente: • Describe lo que sucede con cada bola en el péndulo de Newton. • ¿Qué transferencias de energía se producen?
Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: Si el video tuviera sonido, ¿qué oirías? Afirmación
Evidencia
Razonamiento
Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección. 44
Lección 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión?
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NOTAS
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Lección 3
¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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INVESTIGACIÓN
Observar fenómenos Comenta: ¿Se te ocurre algún ejemplo en el que se pueda ver la energía que transfiere el sonido?
Observa este fenómeno: Este carro ha dejado de moverse, pero el cabello de la mujer sigue flotando en el aire.
¡Inténtalo!
Con tus compañeros, coloca unos granos de arroz sobre un altavoz. Observa lo que sucede cuando pones la música a volumen alto.
Piensa en lo que ya sabes sobre cómo los factores como el sonido, la luz y el calor transfirieren la energía. Escribe las preguntas que tengas.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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INVESTIGACIÓN
Observar la transferencia de energía En esta investigación, observarás varias imágenes y comentarás algunas maneras en que se transfiere la energía en cada una. Luego, leerás diferentes problemas y propondrás soluciones.
La energía se transfiere desde estas personas hacia el aire frío y hace que las personas sientan más frío.
La energía se transfiere cuando la estufa calienta el aire. El aire está más caliente cerca de la estufa.
La energía se transfiere de la nieve al aire y hace que el aire esté más frío.
E
A
D
B
C
La energía se transfiere lentamente del termo al aire y hace que la sopa que está dentro se enfríe lentamente.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
La energía de la sopa caliente se transfiere a la mujer y hace que ella sienta más calor.
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INVESTIGACIÓN
Transferencia de energía por calor ¿Cómo transfiere energía el calor? Completa la tabla de observaciones.
¿De dónde viene la energía?
¿Adónde se transfiere?
Otras observaciones
¡Comienza a hacer frío por la noche! ¿Cómo harán estos campistas para mantenerse calientes en la nieve después de la puesta del sol? Para hallar la mejor solución, usa lo que sabes sobre cómo maximizar y minimizar la energía que entra y sale. Solución
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¿Cómo influye en la transferencia de energía? ¿Aumentará o disminuirá la transferencia de energía?
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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INVESTIGACIÓN
Transferencia de energía por sonido ¿Cómo transfiere energía el sonido? Completa la tabla de observaciones.
¿De dónde viene la energía?
¿Adónde se transfiere?
Otras observaciones
¡Los vecinos se quejan! ¿Cómo puede ensayar esta banda sin hacer tanto ruido? Para hallar la mejor solución, usa lo que sabes sobre cómo maximizar y minimizar la energía que entra y sale. Solución
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¿Cómo influye en la transferencia de energía? ¿Aumentará o disminuirá la transferencia de energía?
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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INVESTIGACIÓN
Transferencia de energía por luz ¿Cómo transfiere energía la luz? Completa la tabla de observaciones.
¿De dónde viene la energía?
¿Adónde se transfiere?
Otras observaciones
Los conductores tienen problemas para ver a la gente en la oscuridad. ¿Cómo puedes hacer para que los conductores te vean? Para hallar la mejor solución, usa lo que sabes sobre cómo maximizar y minimizar la energía que entra y sale. Solución
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¿Cómo influye en la transferencia de energía? ¿Aumentará o disminuirá la transferencia de energía?
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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INVESTIGACIÓN
Transferencia de energía por calor, sonido y luz ¿Cómo transfieren energía el calor, el sonido y la luz? Completa la tabla de observaciones.
¿De dónde viene la energía?
¿Adónde se transfiere?
Otras observaciones
¡Te duele la cabeza! ¿Dónde puedes encontrar un lugar oscuro, tranquilo y fresco para descansar? Para hallar la mejor solución, usa lo que sabes sobre cómo maximizar y minimizar la energía que entra y sale. Solución
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¿Cómo influye en la transferencia de energía? ¿Aumentará o disminuirá la transferencia de energía?
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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INVESTIGACIÓN
Vocabulario Empareja cada palabra con su definición. Banco de palabras
reflejarse
absorber
vibrar
1. retener 2. rebotar en una superficie 3. moverse rápidamente de un lado a otro
Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. La energía se puede transferir de un lugar a otro a través del sonido, la luz y el calor. Los sonidos son vibraciones en el aire que pueden chocar con un objeto y transferir energía. La luz transporta energía y los objetos a los que llega la absorben. Eso es una transferencia de energía. La energía en forma de calor siempre se transfiere de un objeto más caliente a uno más frío.
todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Aunque el sonido no se puede ver, se pueden observar sus efectos. Cuando hay sonidos fuertes y el suelo vibra, se está transfiriendo energía de la fuente del sonido al suelo. Cuando se calientan, los alambres de metal de una tostadora comienzan a brillar. Eso se debe a que la energía transferida en forma de calor puede producir luz.
todavía estoy aprendiendo
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ya lo sé
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
1. El sonido, la luz y el calor transfieren energía Ya sabes que, cuando pateas una pelota o lanzas una piedra en una laguna, un objeto en movimiento choca con otro objeto y transfiere su energía. Pero la energía también se puede transferir sin que haya objetos en movimiento. Sin objetos en movimiento, la energía se transfiere de tres maneras: cuando la transportan el sonido, la luz y el calor. Un sonido comienza cuando un objeto, como la cuerda de una guitarra, vibra, o se mueve rápidamente de un lado a otro. La vibración hace que el aire cercano también vibre. Este aire que vibra hace vibrar al aire que lo rodea. La energía se transfiere de cada zona de aire que vibra a la siguiente. También hay transferencia de energía cuando la luz transporta energía. A diferencia del sonido, la luz puede atravesar el espacio vacío. Por eso, la luz puede llevar energía del Sol a la Tierra. La luz también puede viajar por el aire. La energía de una fuente de luz viaja en todas las direcciones. Un foco eléctrico puede iluminar una habitación entera porque la energía viaja por la habitación en todas las direcciones. El calor es la tercera manera en que la energía se transfiere sin que los objetos se muevan. Tu mano se enfría cuando sostienes un vaso de agua fría y se calienta cuando sostienes una taza de té caliente. Estos cambios de temperatura indican que la energía circula debido al calor. La energía se transfiere de la taza caliente a tu mano. 54
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
Cuando un objeto, como la cuerda de una guitarra, vibra, transfiere energía.
El calor es la manera en que se transfiere la energía cuando hay diferencias de temperatura. La energía se puede transferir de un objeto a otro. Por eso, cuando sostienes una bebida caliente se te pueden calentar las manos.
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TEXTO
CON
NOTAS
Mira con atención la fotografía. Rotula y describe tres maneras en que se transfiere energía.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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CON
NOTAS
2. El sonido transporta energía Todo sonido comienza con una vibración. Una pelota de fútbol vibra cuando la pateas. El suelo vibra cuando das un pisotón. Los tambores y las guitarras vibran cuando los tocas. ¿Qué pasa con la energía cuando un objeto vibra? Las vibraciones producen sonido
Cuando pulsas la cuerda de una guitarra, transfieres energía a la cuerda. La cuerda vibra y choca con el aire que la rodea. Al hacerlo, transfiere energía al aire que la rodea, y eso produce un sonido. El sonido también transporta energía cuando viaja por el aire. Los objetos, al igual que el aire, transfieren energía cuando chocan entre sí. De esa manera, la energía que lleva el sonido se aleja de la cuerda de la guitarra. Cuando este aire que vibra llega a tus oídos, oyes el sonido. Un objeto que vibra pierde energía cuando produce sonido, pero esa energía no se destruye porque la energía siempre se conserva. El sonido lleva la energía lejos del objeto que produjo el sonido. En el caso de la cuerda de la guitarra, la cuerda ha perdido toda la energía cuando deja de vibrar. Esa energía no se ha ido: se ha transferido al aire y a otros objetos.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
Todos los sonidos comienzan con una vibración. Cuando soplas dentro de un clarinete, el aire hace vibrar una lengüeta, que luego transfiere energía al aire que la rodea. Eso produce el sonido.
Una lengüeta es un pequeño trozo de madera que está en la boquilla de algunos instrumentos.
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TEXTO
CON
NOTAS
El sonido produce vibraciones
Ahora sabes que la energía de los objetos que vibran produce sonidos. Pero el sonido también puede hacer que los objetos vibren al transferirles energía. Por eso, cuando el sonido del aire que vibra llega a otro espacio de aire cercano, ese aire también empieza a vibrar. La energía transportada por el sonido se transfiere a una mayor cantidad de aire. Si vas a un concierto de tambores, podrías sentir el suelo vibrar bajo tus pies. La música fuerte que sale de un carro cercano puede hacer que vibren las ventanillas de tu carro. Todas esas vibraciones suceden porque se transfiere la energía que hace que el aire vibre. La energía se transfiere de la fuente de sonido al suelo y a las ventanillas de tu carro. La energía transferida hace que vibren el suelo y las ventanillas. Una vez más, cuando el sonido hace vibrar un objeto, la energía sigue conservándose. No se destruye; simplemente pasa de un objeto a otro. La energía viaja desde la fuente del sonido hasta el aire que está alrededor. Luego, a medida que el sonido se aleja de la fuente, la energía llega desde el aire que vibra hasta todos los objetos que están en contacto con el aire. De esa manera, el sonido transporta energía y la transfiere a diferentes objetos, como las ventanillas de tu carro.
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A veces puedes sentir que vibra el suelo, por ejemplo, cuando oyes un sonido fuerte, como el de los tambores taiko. Eso sucede porque la energía del sonido se transfiere a otros objetos.
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
Dibuja y rotula un diagrama que muestre cómo transporta energía el sonido. Asegúrate de que tu diagrama incluya los siguientes términos: aire, oído, energía, sonido y vibración.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
3. La luz transporta energía La transferencia de energía también ocurre cuando la energía es transportada por la luz. Cuando la luz rebota en un objeto y entra en tu ojo, ves el objeto de cierta manera. La cartulina negra se ve opaca, pero un espejo se ve brillante. Se puede ver a través de algunos materiales como el vidrio y el agua. Las diferencias en el aspecto de estos objetos tienen que ver con lo que sucede cuando la energía transportada por la luz llega a ellos. Cuando la luz transporta energía y la transfiere a un objeto, pueden suceder tres cosas. Lo primero que puede suceder es que la luz se refleje, o rebote. Todos los materiales que se pueden ver reflejan algo de luz. Pero los materiales que no se pueden ver, como el aire, no reflejan mucha luz. Lo segundo que puede suceder es que la luz pase a través de los materiales. La energía transportada por la luz pasa a través de materiales transparentes como el aire, el vidrio y el agua. Lo tercero que puede suceder cuando la luz llega a un material es que el material absorba, o retenga, la luz. Cuando un material absorbe la energía transportada por la luz, el material se calienta. Por ejemplo, cuando usas una camiseta negra en un día soleado, la camiseta se calienta. Eso sucede porque el material de la camiseta absorbe la energía que transfiere la luz. La energía de la luz es absorbida por la camiseta y se transforma en calor.
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La luz transporta energía. Cuando esta energía se transfiere a otros objetos, pueden ocurrir distintas cosas. La energía puede pasar a través de materiales transparentes, como el vidrio.
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
Dibuja y rotula un diagrama que muestre cómo la luz puede transferir energía a un objeto. Asegúrate de que tu diagrama incluya los siguientes términos: absorber, luz, reflejarse y transferir.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
4. El calor transporta energía Cuando la energía se transfiere en forma de calor a otros objetos, calienta los objetos. Cuando haces tostadas, pones una rebanada de pan en la tostadora y empujas la perilla hacia abajo. Los alambres de la tostadora son grises y están fríos, pero cuando se calientan, comienzan a brillar con una luz anaranjada. ¿Por qué brillan esos objetos cuando se calientan? La energía transferida en forma de calor puede producir luz. No siempre se puede ver, pero el material que compone los objetos siempre está en movimiento. Cuando se agrega energía en forma de calor a un objeto, el material del objeto puede empezar a moverse más rápidamente. En consecuencia, la temperatura también aumenta. Cuanta más energía se añade a un objeto, más rápido se mueve el material, lo que aumenta más la temperatura. Si agregas suficiente energía a un objeto, el objeto produce más calor y también produce luz. Por ejemplo, cuando se transfiere energía a los alambres de metal de una tostadora, el material se mueve tan rápido que emite luz y brilla. A medida que un objeto emite luz, pierde energía. Pero como la energía siempre se conserva, esa energía no se destruye. La luz transporta la energía lejos del objeto. En una tostadora, el calor produce luz. La energía transportada por la luz se transfiere al pan y lo calienta. © Teachers’ Curriculum Institute
Los alambres de una tostadora usan el calor para producir luz y tostar el pan.
El metal puede calentarse tanto que emite luz. Un herrero está calentando esta herradura. La herradura brilla porque la energía transferida en forma de calor produce luz.
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
Dibuja y rotula un diagrama que muestre cómo transporta energía el calor. Asegúrate de que tu diagrama incluya los siguientes términos: calor, luz, temperatura y transferir.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
5. Imaginar el sonido, la luz y el calor sin energía conservada El sonido, la luz y el calor son diferentes maneras en que la energía puede viajar de un lugar a otro. La energía que ellos llevan siempre se conserva. La energía de un objeto no se creó de la nada. Vino de la fuente original de calor, luz o sonido. Cuando un objeto pierde energía en forma de calor, luz o sonido, la energía no se destruye. Simplemente se transfiere a otro objeto. ¿Qué pasaría si la energía no se conservara? Considera algunas situaciones imposibles en las que la energía no se conserva. Cuando hablas, tus cuerdas vocales vibran y transfieren energía al aire, que vibra y produce sonido. El aire ha obtenido la energía que perdieron las cuerdas vocales. ¿Qué pasaría si la energía transportada por el sonido se destruyera? La energía podría no transferirse al aire. Entonces, podrías gritar con todas tus fuerzas, pero no harías nada de ruido. Piensa en lo que sucedería si no se conservara la energía de la luz. La luz de una linterna lleva la energía del foco a otros objetos. Si pusieras un cuaderno delante de una linterna, y el papel recibiera más energía de la que salió de la linterna, el papel podría quemarse debido a toda la energía adicional. Pero eso no sucede porque la energía se conserva, incluso cuando sale del foco de una linterna.
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Si no se conservara la energía, una linterna encendida podría quemar una hoja de papel. Pero esa situación es imposible porque toda la energía se conserva.
Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
Estás tratando de explicarle a un amigo cómo el sonido, la luz y el calor conservan la energía. Escríbele una carta en la que le expliques qué pasaría si el sonido, la luz y el calor no conservaran la energía.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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TEXTO
CON
NOTAS
Deja caer un lápiz en tu escritorio. ¿Oíste el sonido que hizo? Mientras el lápiz caía, tenía energía del movimiento. Dibuja y rotula un diagrama sencillo que muestre cómo se transfirió la energía al escritorio y al aire que rodea al escritorio. Incluye estos términos en los rótulos de tu diagrama: colisión, energía, sonido y transferir.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Muestra lo que sabes
Escribe una leyenda para esta imagen en la que describas cómo se transfiere la energía. Usa estos términos en tu leyenda: energía, calor, luz, sonido y transferir.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Este carro ha dejado de moverse, pero el cabello de la mujer sigue flotando en el aire. Piensa en lo siguiente: • ¿Por qué se mueve el cabello de la mujer? • Además del movimiento, ¿cuáles son otras maneras en que se puede transferir la energía?
Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Cómo estás experimentando la transferencia de energía en este momento? Afirmación
Evidencia
Razonamiento
Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.
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Lección 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor?
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Lección 4
¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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INVESTIGACIÓN
Observar fenómenos Comenta: ¿Alguna vez tuviste un juguete que se moviera y se iluminara solo? ¿Cómo crees que el juguete puede hacer eso?
Observa este fenómeno: Los aparatos que funcionan a pila pueden moverse e iluminarse.
¡Búscalo!
¿En tu casa o en tu escuela hay algún aparato a pila que se mueva? ¿O que haga ruido? ¿O que se ilumine?
Piensa en lo que ya sabes sobre los aparatos a pila y su funcionamiento. Escribe las preguntas que tengas.
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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INVESTIGACIÓN
Elegir notaciones para un circuito En esta investigación, construirás y dibujarás circuitos. Usa notaciones para ayudarte con los dibujos. Dibuja versiones simplificadas de un cable, una pila, un foco eléctrico, un timbre, un motor y un interruptor.
Escribe las notaciones que elegiste con toda la clase.
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Cable
Pila
Foco eléctrico
Timbre
Motor
Interruptor
Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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INVESTIGACIÓN
Constuir circuitos Un foco eléctrico ¡Ahora vas a construir un circuito! ¿Puedes descubrir cómo usar la pila tipo D para encender el foco? No te olvides de hacer un circuito cerrado. Dibuja un circuito que encienda el foco eléctrico. Usa la notación que elegiste con toda la clase. Marca con otro color el circuito cerrado por el que fluye la corriente.
Un foco eléctrico y un interruptor ¿Puedes agregar al circuito un interruptor que te permita encender y apagar el foco? Dibuja tu circuito con un interruptor. Marca con otro color el circuito cerrado por el que fluye la corriente.
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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INVESTIGACIÓN
Un timbre Desarma tu circuito. ¡Ahora vas a construir un circuito con un timbre! Dibuja tu circuito con un timbre. Marca con otro color el circuito cerrado por el que fluye la corriente.
Un timbre y un foco Ahora, construye un circuito con un timbre y un foco eléctrico. No es necesario que tenga interruptor. ¿Hiciste un circuito cerrado? Dibuja tu circuito con un timbre y un foco eléctrico. Marca con otro color el circuito cerrado por el que fluye la corriente.
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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INVESTIGACIÓN
Un timbre, un foco y un interruptor Ahora vas a agregar un interruptor a tu circuito. ¿Puedes lograr que el interruptor apague tanto el foco como el timbre? Dibuja tu circuito con un interruptor que apague el foco y el timbre. Marca con otro color el circuito cerrado por el que fluye la corriente.
Dibuja tu circuito con un interruptor que apague timbre, pero que mantenga el foco siempre encendido. Marca el circuito cerrado por el que fluye la corriente.
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INVESTIGACIÓN
Un timbre, un foco, un interruptor y un motor Ahora vas a agregar un motor a tu circuito. Un motor transforma la energía de la corriente eléctrica en energía del movimiento. ¿Puedes hacer un circuito en el que el interruptor apague el motor y el timpre pero no el foco? Dibuja tu circuito con un interruptor que apague el motor y el timbre, pero que no apague el foco. Marca el circuito cerrado por el que fluye la corriente.
Haz un circuito con un interruptor que apague el timbre, el motor y el foco. ¿Este circuito se parece al que creaste? Dibuja tu circuito con un interruptor que apague el timbre, el motor y el foco. Marca el circuito cerrado por el que fluye la corriente.
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INVESTIGACIÓN
Vocabulario Empareja cada término con su definición.
Banco de palabras electricidad corriente eléctrica
motor
celda solar
un aparato que usa una corriente eléctrica para generar movimiento la interacción entre cargas eléctricas en movimiento un flujo de cargas eléctricas que llevan energía a las máquinas una herramienta hecha con capas de diferentes materiales que transfiere a una corriente eléctrica la energía de la luz. La capa superior deja pasar la luz y la atrapa. La capa intermedia la absorbe.
Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Una corriente eléctrica es un flujo continuo de cargas eléctricas que llevan energía. Recorre un circuito y transfiere energía a otros objetos. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Un circuito debe tener un recorrido cerrado conectado a ambos lados de una pila para que la energía pueda transferirse a otras partes del circuito. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Cuando estos objetos (un foco eléctrico, un timbre y un motor) son parte de un circuito, usan la energía que transfieren las corrientes eléctricas para hacer distintas cosas, como emitir luz, hacer ruido y moverse. todavía estoy aprendiendo © Teachers’ Curriculum Institute
ya lo sé Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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TEXTO
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NOTAS
1. Las corrientes eléctricas transfieren energía Usas electricidad todos los días. Cada vez que enciendes la luz o tu computadora, usas electricidad. La electricidad hace funcionar los teléfonos y las tabletas. Pero ¿qué es la electricidad? La electricidad es el resultado de la interacción entre cargas eléctricas, u objetos muy pequeños que se repelen o se atraen mutuamente. Cuando las cargas eléctricas fluyen, se pueden usar para transferir energía a otros objetos. Esta energía puede mover y transformar los objetos. Cuando las cargas eléctricas del mismo tipo (o “iguales”) se mueven en la misma dirección, forman una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un flujo de cargas eléctricas. Las cargas no fluyen por cualquier lado. Solo fluyen por algunos materiales, como el metal. Un alambre suele ser una vía para que circule una corriente eléctrica. Las corrientes eléctricas llevan energía a las máquinas. Por eso algunas máquinas tienen cables con alambres. Las corrientes eléctricas producen movimiento, sonido, luz y calor. Por ejemplo, un foco usa una corriente eléctrica para producir luz. Un radio usa una corriente para producir sonido, mientras que un ventilador la usa para producir movimiento. Los calentadores y los congeladores usan las corrientes para calentar y enfriar los espacios.
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
Las corrientes eléctricas llevan energía a las máquinas. Aquí, las cargas eléctricas fluyen desde la pila por los alambres de metal y transfieren la energía al foco.
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CON
NOTAS
¡Las ciencias afectan tu vida cotidiana! Busca en el salón de clases diez objetos que funcionen con corrientes eléctricas y anótalos en la primera columna de la tabla. Los objetos pueden obtener energía de una pila o de un tomacorriente en la pared. Identifica si una corriente eléctrica está transfiriendo energía a cada objeto mediante el movimiento, el sonido, la luz o el calor. Objeto
¿Se mueve?
¿Hace algún sonido?
ventilador de techo
✔
✔
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¿Da luz?
¿Da calor?
Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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NOTAS
2. La luz y el calor pueden crear corrientes eléctricas Acabas de aprender que las corrientes eléctricas pueden producir sonidos, luz y calor porque pueden transportar energía. Pero la luz y el calor también pueden crear corrientes eléctricas. La luz puede transferir energía a una corriente eléctrica
La luz puede transferir su energía a una corriente eléctrica. Para transferir la energía de la luz a una corriente eléctrica, se necesita una celda solar. Una celda solar es un panel formado por capas delgadas de diferentes materiales, entre ellos, el silicio. La capa superior deja pasar la luz y la atrapa. La capa intermedia absorbe la luz. A medida que se acumula la energía de la luz, las cargas eléctricas empiezan a atravesar las demás capas de la celda. Como la energía de la luz se transfiere a la celda solar, la energía que antes transportaba la luz ahora fluye en una corriente eléctrica. La luz solar aporta la energía que la celda solar usa para producir corrientes eléctricas. La luz solar alumbra la Tierra todos los días. Mientras hay luz, la celda solar trabaja en forma continua. Pero la energía se conserva. Cuando la fuente de luz desaparece, la celda solar deja de crear corrientes eléctricas porque se queda sin su fuente de energía. Cuando el sol se pone, la celda solar deja de funcionar. Necesitas otra fuente de energía eléctrica para trabajar.
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
La celda solar capta la energía de la luz. Usa la luz para producir una corriente eléctrica. Algunas personas colocan celdas solares en el techo de su casa para obtener la electricidad que necesitan.
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CON
NOTAS
El calor puede transferir energía a una corriente eléctrica
Al igual que la luz, la energía que transporta el calor se puede transferir a una corriente eléctrica. Por lo tanto, el calor también se puede usar para hacer funcionar distintos aparatos. Algunas centrales eléctricas usan un motor de vapor, un tipo de motor que usa vapor para mover algunas de sus partes. Cuando se calienta, el vapor se expande. La expansión mueve algunas partes del motor, que obtiene energía del movimiento. Eso sucede porque el vapor es un gas. Como los demás gases, cuando aumenta su temperatura, el vapor se expande, es decir, ocupa más lugar. En una central, el vapor que se calienta y se expande empuja unas paletas similares a las de un ventilador que están unidas a una rueda que gira llamada Una central eléctrica quema turbina. Cuanto más gas caliente pasa, más combustible para calentar agua y rápido se mueve la turbina. Así, la energía del generar vapor. El vapor se expande calor hace que un objeto se mueva. La turbina rápidamente y pasa por una turbina. hace girar una pieza dentro de un generador, lo La turbina es como un molinete: cuando que produce una corriente eléctrica. el vapor pasa por ella, la hace girar. La energía de la turbina no se crea de Así funciona un motor de vapor la nada. La energía Corriente eléctrica del movimiento de la turbina proviene de la Turbina Generador Entrada energía del vapor en del vapor expansión. La energía del vapor proviene del calor producido por la Paletas de quema del combustible. la turbina Así, la energía del sistema se conserva.
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NOTAS
Dibuja y rotula un diagrama que muestre cómo el vapor caliente que se produjo al quemar combustible puede hacer funcionar un aparato eléctrico. Para empezar, elige una fuente de combustible, por ejemplo, madera. Luego, incluye los siguientes rótulos en tu dibujo: corriente eléctrica, aparato eléctrico, tomacorriente, combustible y turbina.
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NOTAS
3. Las corrientes eléctricas y el movimiento Estás corriendo una carrera de carritos de juguete con un amigo. Cuando enciendes tu carrito, ¡las ruedas giran y el carrito arranca a toda velocidad! El carrito funciona con pilas que producen una corriente eléctrica. La energía de la corriente eléctrica impulsa el motor, que mueve el carrito. Un motor es un aparato que usa una corriente eléctrica para producir movimiento. El motor de este carrito obtiene energía Las máquinas que usan una corriente eléctrica de las pilas. para hacer girar sus piezas tienen motores. Las secadoras de ropa y los ventiladores tienen piezas que giran por la acción de un motor. Un motor usa un imán y una bobina de alambre para hacer girar las piezas. El Un motor es un aparato que usa imán del interior del motor rodea la bobina. una corriente eléctrica para producir Ya sabes que los imanes pueden repelerse o movimiento. En el interior del motor hay atraerse. En un motor, el imán empuja la un imán que rodea una bobina. Cuando bobina. Cuando hay una corriente eléctrica una corriente eléctrica fluye por la en la bobina, el imán la empuja y la hace bobina, el imán la hace girar y mueve girar. Así, la corriente eléctrica que fluye por unas piezas que están dentro del motor. la bobina produce un movimiento giratorio, como en el motor de un carrito. Así funciona un motor La energía del motor proviene de una corriente eléctrica. Algunos motores, como el de un ventilador, usan la corriente Imán Bobina de eléctrica de un cable conectado alambre a un tomacorriente. Otros, como el de un carrito de juguete, usan pilas. Si haces funcionar el carrito mucho tiempo, las pilas se agotan. Eso sucede cuando el motor consume toda la energía Dirección de almacenada en la pila. la corriente eléctrica © Teachers’ Curriculum Institute
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NOTAS
Busca en el salón de clases (o en tu casa) tres objetos que usen corrientes eléctricas para producir movimiento. Dibújalos y rotúlalos en el espacio en blanco.
Completa el siguiente párrafo. Usa cada término una sola vez: corriente eléctrica, energía, movimiento y transferencia. Una corriente eléctrica puede transferir de un lugar a otro. Se observa este/esta de energía de muchas maneras. Todos los objetos que están en tienen energía. Por lo tanto, si un objeto se mueve al recibir una corriente eléctrica, es probable que el/la esté transfiriendo energía al objeto. 82
Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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NOTAS
4. Las corrientes eléctricas y el sonido Ya sabes que las corrientes eléctricas se pueden usar para generar movimiento. ¿De qué otras maneras se pueden usar las corrientes eléctricas? Muchos aparatos tienen altavoces que usan corrientes eléctricas para producir sonidos. Piensa en un reproductor de música. El reproductor tiene una fuente de corriente eléctrica y un altavoz. Un altavoz común tiene un imán y una bobina de alambre. La bobina está unida a un cono. La corriente eléctrica de la bobina cambia y hace que la bobina y el imán se empujen y se atraigan mutuamente, Un altavoz usa una corriente eléctrica y eso produce una vibración. El movimiento para transferir energía al aire por medio hace que el cono vibre y empuje el aire que lo de los sonidos. La corriente eléctrica rodea. Las vibraciones viajan por el aire. Así mueve la pieza cónica del altavoz, se produce el sonido. que hace vibrar al aire que lo rodea. La energía de la corriente eléctrica se transforma en la energía que hace que el aire Así funciona un altavoz vibre. Las vibraciones Una corriente eléctrica lleva energía por la bobina. se transfieren al aire de los alrededores y, de esa manera, la energía se conserva. ¿Qué pasaría si usaras un reproductor de música mucho tiempo? Con La bobina empuja el imán el tiempo, las pilas se y vibra. quedarían sin energía almacenada. Toda la energía se transferiría al aire y el reproductor La energía de la corriente El sonido eléctrica pasa al aire y transporta dejaría de funcionar. produce sonido. energía.
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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CON
NOTAS
Busca en el salón de clases (o en tu casa) tres objetos que usen corrientes eléctricas para producir sonido. Dibújalos y rotúlalos en el espacio en blanco.
Completa el siguiente párrafo. Usa cada término una sola vez: corriente eléctrica, energía, sonido y vibrar. Una corriente eléctrica puede transferir de un lugar a otro. Un altavoz usa una corriente eléctrica para producir del/de la
. Puedes observar que la energía se transfiere a la energía que hace el aire y así crea sonido.
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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CON
NOTAS
5. Las corrientes eléctricas y la luz Por la noche, enciendes la luz para poder ver. En tu casa, tal vez enciendas una lámpara de escritorio o una de techo en la cocina. Afuera, podrías usar una linterna. ¿Qué tienen en común estas fuentes de luz? Las lámparas de escritorio, las de techo y las linternas iluminan porque producen luz con una corriente eléctrica. El foco incandescente es un tipo de bombilla que da luz eléctrica. Se hace con un vidrio redondeado. En su interior hay un alambre enrollado muy delgado llamado filamento. Cuando enciendes una lámpara, las cargas eléctricas fluyen por el filamento que está dentro del foco. Pero el filamento no deja que las cargas eléctricas lo atraviesen fácilmente. Cuando las cargas pasan por el filamento, parte de la energía se convierte en calor. El alambre caliente brilla y emite luz. Esa luz transporta energía. La luz sale del foco y viaja en todas las direcciones. Así como se conserva la energía de una corriente eléctrica cuando produce sonido, la energía también se conserva cuando una corriente eléctrica produce luz. Por lo tanto, la cantidad total de energía que hay después de encender el foco es la misma que había antes de encenderlo. La energía de la corriente eléctrica no se destruyó en el foco. Viajó junto con la luz.
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El foco incandescente se inventó en el siglo xix. Este foco transfiere al entorno la energía de la corriente eléctrica que se mueve por un alambre. La luz lleva la energía hacia el exterior del foco.
Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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NOTAS
Busca en el salón de clases (o en tu casa) tres objetos que usen corrientes eléctricas para producir luz. Dibújalos y rotúlalos en el espacio en blanco.
Completa el siguiente párrafo. Usa cada término solo una vez: corriente eléctrica, energía, luz y transferir. Una corriente eléctrica puede
energía
de un lugar a otro. Un foco usa una corriente eléctrica para producir . Puedes observar que la de la
se transfiere a la energía de la luz que
viaja en todas las direcciones.
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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CON
NOTAS
6. Las corrientes eléctricas y el calor Miras a tu vecino mientras enciende su estufa eléctrica y pone una sartén sobre el quemador. En segundos, el quemador pasa de color negro a anaranjado brillante. La sartén empieza a calentarse y tu vecino echa unos pimientos en la sartén caliente. El aroma de los pimientos cocinándose llena el aire. Para calentar la sartén, la estufa eléctrica convierte en calor la energía de una corriente eléctrica. La estufa está enchufada a un tomacorriente, que es su fuente de energía. Cuando se enciende la estufa, se completa el circuito que recorre la corriente eléctrica. El quemador de una estufa eléctrica está hecho con un metal que no deja pasar las cargas eléctricas con facilidad. Por eso, cuando las cargas fluyen por el metal, pierden parte de su energía en forma de calor y luz. El metal se calienta. Al apoyar la sartén en el quemador, la energía térmica pasa del metal caliente a la sartén fría. Así se calienta la sartén y se cocinan los alimentos que contiene. La energía transportada por la corriente eléctrica se convierte en calor cuando se transfiere al metal de la estufa. La energía del quemador se conserva porque la energía que pierde la corriente eléctrica se convierte en el calor que calienta la sartén.
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El quemador de una estufa eléctrica está hecho con un metal que se calienta cuando transporta una corriente eléctrica. El metal convierte la energía en calor, que puede calentar la sartén.
Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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TEXTO
CON
NOTAS
Busca en el salón de clases (o en tu casa) tres objetos que usen corrientes eléctricas para producir calor. Dibújalos y rotúlalos en el espacio en blanco.
Completa el siguiente párrafo. Usa cada término una sola vez: corriente eléctrica, energía, calor y transfiere. El/La
se puede transferir de un lugar a otro
por medio de corrientes eléctricas. Una parrilla eléctrica usa un/una
para producir
.
Puedes observar que la energía de la corriente eléctrica se en forma de calor desde las bobinas hasta lo que se está cocinando.
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CON
NOTAS
7. Imaginar las corrientes eléctricas sin energía conservada Quieres mirar tu programa de televisión favorito. Oprimes los botones del control remoto, pero no pasa nada. ¡Ay, no! Las pilas se quedaron sin energía. ¿Adónde se fue la energía? Incluso la energía de las cargas eléctricas en movimiento siempre se conserva. Las pilas pueden quedarse sin energía almacenada porque su energía se transfiere a los objetos que están dentro de la máquina que las pilas hacen funcionar. Algunos tipos de pilas se pueden recargar, es decir, se les puede volver a agregar energía. Pueden almacenar, perder y recuperar energía una y otra vez. Pero esa energía tiene que venir de algún lado. No se crea de la nada. Proviene de la energía que hay en un tomacorriente. Piensa en situaciones imposibles en las que la energía no se conserve. Si la energía se pudiera crear de la nada, una pila podría durar para siempre. Si la energía se pudiera destruir, podría suceder que ni una central eléctrica bastara para encender un foco. Como la energía se conserva, a menudo puedes predecir lo que sucederá cuando la energía se transfiere a un objeto. Por ejemplo, puedes predecir con cuánta intensidad brillará un foco si sabes cuánta corriente puede fluir por el alambre.
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Aunque una pila se quede sin energía almacenada, esa energía se conserva de todos modos. No se destruye. Los aparatos a pila convierten esa energía en otras formas de energía.
Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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TEXTO
CON
NOTAS
¿Qué quiere decir que la energía eléctrica se conserva?
La linterna no enciende. La pila se quedó sin energía almacenada. ¿Adónde se fue la energía que estaba almacenada en la pila?
El tren de juguete no arranca. La pila se quedó sin energía almacenada. ¿Adónde se fue la energía que estaba almacenada en la pila?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Muestra lo que sabes A continuación hay una imagen de una lámpara enchufada a un tomacorriente. La lámpara está encendida e ilumina la habitación. Señala el circuito con otro color.
Describe cómo la corriente eléctrica transfiere energía en esta imagen.
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Los aparatos que funcionan a pila pueden moverse e iluminarse. Piensa en lo siguiente: • Además de moverse e iluminarse, ¿qué otras cosas pueden hacer los aparatos a pila? • ¿Cómo se transfiere la energía de la pila para producir movimiento, sonido, luz o calor? Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Una corriente eléctrica puede fluir por un circuito abierto que está conectado a un solo lado de la pila? Afirmación
Evidencia
Razonamiento
Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.
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NOTAS
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Lección 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
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Evaluación del desempeño:
Crear un folleto de seguridad Crea un folleto de seguridad para tu escuela. Informa a las personas sobre la seguridad en bicicleta. En esta Evaluación del desempeño: • describirás las distintas maneras en que se transfiere la energía entre los objetos; • harás un folleto con consejos de seguridad sobre cómo protegerte de la energía del movimiento.
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Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad
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E VA L UAC I Ó N
DEL
DESEMPEÑO
Observar las transferencias de energía Mira el video. ¿Qué formas de energía puedes observar en una carrera de bicicletas?
Ahora observa el choque de bicicletas de este video. ¿Qué papel desempeña la energía del movimiento en un choque de bicicletas?
¿Cómo se transfieren otros tipos de energía en esta colisión? Completa la siguiente tabla.
Energía
Da un ejemplo de cómo esta energía se transfiere de un lugar a otro.
¿Se transfiere durante la colisión?
Si es así, da evidencia.
Sonido
Luz
Calor
Corriente eléctrica
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Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad
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E VA L UAC I Ó N
DEL
DESEMPEÑO
Considera cómo cambiaría el choque de bicicletas si la bicicleta se moviera con distinta rapidez. Predice cómo podría cambiar la colisión del video si la bicicleta avanzara la mitad de rápido.
Predice cómo podría cambiar la colisión del video si la bicicleta avanzara el doble de rápido.
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Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad
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E VA L UAC I Ó N
DEL
DESEMPEÑO
Comprender cómo funciona un casco de bicicleta Los cascos de bicicleta nos protegen de las fuerzas que actúan durante una colisión y cambian la manera en que se transfiere la energía. Nos mantienen seguros si chocamos con la bicicleta. ¿Por qué es peligroso que toda la energía se transfiera a tu cabeza de una sola vez?
¿Cómo cambia el casco la manera en que se transfiere la energía durante un accidente? ¿De qué manera te protege?
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Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad
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E VA L UAC I Ó N
DEL
DESEMPEÑO
Planificar los folletos de seguridad Basándote en tus Frente observaciones de la energía en un choque de bicicletas, crea un folleto de seguridad de dos partes para explicar ¿Qué es la energía? cómo te protege el casco de la bicicleta.
Dorso
¿Cómo funciona un casco de bicicleta?
La primera parte del folleto debe responder estas preguntas: ¿Qué es la energía? ¿Cuáles son los diferentes tipos de energía y cómo se pueden transferir? La segunda parte de tu folleto debe responder estas preguntas: ¿Por qué usar un casco es importante durante las colisiones que se pueden producir cuando la bicicleta va muy rápido? Usa las observaciones, la evidencia y las explicaciones que reuniste en los pasos anteriores para hacer un borrador del folleto de seguridad en el espacio en blanco.
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Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad
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E VA L UAC I Ó N
DEL
DESEMPEÑO
Completar y compartir los folletos de seguridad Observa la planificación del paso anterior. Usa tu planificación para crear tu folleto. ¿El folleto es ordenado y colorido? Comparte el folleto con los otros estudiantes de la clase.
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Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad
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Lección 5
¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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INVESTIGACIÓN
Observar fenómenos Comenta: ¿Alguna vez has visto paneles solares en el techo de un edificio? ¿Cuál es el propósito de esos paneles solares?
Observa este fenómeno: El sol puede hacer funcionar un semáforo.
¡Búscalo!
¿Puedes encontrar otros objetos a tu alrededor que funcionen con energía solar? ¿Y objetos que funcionen con pilas?
Piensa en lo que ya sabes sobre los paneles solares y cómo funcionan. Escribe las preguntas que tengas.
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I N V E S T I GAC I Ó N
Definir el problema ¡Ay, no! Alguien abrió la lonchera de tu hermano. Diseña una manera de evitar intrusos. Usa lo que aprendiste para diseñar una alarma que le avise a tu hermano cuando alguien abre la lonchera. Actuarás como ingeniero. Sigue estos pasos. ¡Recuerda que puedes volver a los pasos anteriores cuando lo necesites!
Proceso del diseño de ingeniería Define el problema.
Planea un diseño.
Construye el diseño.
Pon a prueba el diseño.
Mejora el diseño.
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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I N V E S T I GAC I Ó N
Define el problema. ¿Cuáles son los criterios para que funcione la alarma de la lonchera? ¿Cuáles son las limitaciones? Criterios:
Limitaciones:
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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I N V E S T I GAC I Ó N
Planificar un diseño Piensa un diseño para tu alarma. Dibuja y rotula un diagrama de tu diseño. Los rótulos deben mostrar cómo el diseño cumple con los criterios.
Escribe sobre las limitaciones que puedan ser un problema.
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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I N V E S T I GAC I Ó N
Construir el diseño Usa los materiales para construir tu alarma.
Poner a prueba el diseño Enciende tu alarma y cierra tu lonchera. Pásale tu lonchera a otro grupo. No le muestres tu diseño al otro grupo ni les digas cómo funciona la alarma. Ahora, trata de abrir la lonchera que recibiste. ¡No hagas sonar la alarma! Toma notas en el espacio en blanco. Luego, comenta lo que hallaste con el equipo que diseñó la alarma.
¿Qué problemas encontró el grupo que probó tu alarma? ¿Cómo pudieron abrir la lonchera sin activar la alarma?
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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INVESTIGACIÓN
Vocabulario Indica si las oraciones describen algo que es eficiente. Escribe verdadero o falso. 1. Funciona sin generar una gran cantidad de energía desperdiciada. 2. Hace muchas copias de un objeto. 3. La electricidad pasa de una pila a un objeto.
Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. La energía almacenada se puede “usar” para realizar una variedad de tareas diferentes en un momento o en un lugar diferente de donde se generó la energía almacenada. Algunos ejemplos de energía almacenada son los alimentos, la gasolina y las pilas. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Cuando la energía se usa, pasa de la forma que tenía donde estaba almacenada a una nueva forma, donde tiene una función útil, como mover un objeto o producir sonido o luz. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Cuando cambian las necesidades de las personas, el proceso del diseño de ingeniería se puede usar para satisfacer las nuevas necesidades. todavía estoy aprendiendo 106
Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
ya lo sé
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TEXTO
CON
NOTAS
1. La energía se almacena Cualquier persona puede poner su reproductor de música en el bolsillo y llevarlo a cualquier lugar. Todo lo que tiene que hacer es encenderlo para escuchar su canción favorita. Eso se debe a que el reproductor de música tiene energía almacenada. Hay muchas maneras de almacenar energía. El reproductor de música almacena energía eléctrica en las pilas. Esta energía almacenada produce una corriente eléctrica que se transmite a un altavoz para producir sonido. Los alimentos que comes tienen energía almacenada. También la gasolina que ponemos en el carro. La energía almacenada en los alimentos y en la gasolina se libera cuando los alimentos y la gasolina se descomponen. Por lo tanto, la energía almacenada en los alimentos se convierte en energía que puedes usar para hacer distintas cosas. La energía almacenada en la gasolina se convierte en energía que el carro necesita para moverse. Tal vez hayas oído a alguien decir: “Necesitamos producir más energía”. Has aprendido que la energía no se puede crear. Entonces, ¿qué significa esta expresión? Producir energía significa convertir la energía en una forma que se pueda usar. Por ejemplo, las represas almacenan agua para poder producir corriente eléctrica cuando lo necesitan. Las represas retienen mucha agua que tiene energía almacenada. Cuando el agua se libera, cae en un río y hace girar una turbina que produce una corriente eléctrica. © Teachers’ Curriculum Institute
La energía almacenada se puede usar en un momento o en un lugar diferente de donde se generó. Las pilas, la gasolina y las represas son objetos que tienen energía almacenada.
Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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TEXTO
CON
NOTAS
Por experiencia propia, ya conoces muchos objetos que usan energía. En la siguiente tabla, menciona al menos un ejemplo de algo que utilice cada fuente de energía almacenada. (Trata de ser lo más creativo posible y usa ejemplos que no hayas aprendido en esta lección). Fuente de energía almacenada
Ejemplo de un objeto que obtiene energía de esta fuente
Pila/Batería
Alimento
Gasolina
Gravedad
Tomacorriente (conectado a una central eléctrica)
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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CON
NOTAS
2. La energía almacenada es útil La energía no se puede crear ni destruir. Sin embargo, tal vez oigas a alguien decir que la energía se “consumió”. ¿Qué crees que significa eso? La energía almacenada se puede usar en un momento o en un lugar distinto de donde se generó. Cuando alguien dice que está “usando energía”, está hablando de liberar la energía almacenada. Cuando se libera, la energía almacenada se transfiere de un objeto a otro. Esta transferencia puede producir movimiento, sonido, calor, luz o corriente eléctrica. Cuando haces ejercicio, transformas la energía de los alimentos en energía del movimiento. Cuando usas la energía de una pila, la energía se transfiere a un cable y produce una corriente eléctrica. Esa corriente puede transferir la energía a otros objetos.
Puede que necesites energía entre el almuerzo y la cena. Puedes llevar una manzana en el bolso. La energía almacenada en una manzana es más fácil de transportar que muchos otros alimentos.
La energía almacenada se puede usar en distintos momentos y lugares
Algunos tipos de energía almacenada son útiles porque pueden transportarse fácilmente a distintos lugares. No siempre hay un tomacorriente cerca, pero puedes llevar pilas a cualquier lugar. Las pilas te permiten llevar energía a objetos que están en diferentes lugares. Los alimentos y la gasolina también se pueden llevar a donde se necesiten. Un carro lleva gasolina en el tanque hasta que la use para moverse. Tu podrías llevar un bocadillo en tu bolso para comerlo más tarde, aunque no tengas una cocina cerca.
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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TEXTO
CON
NOTAS
Algunos tipos de energía se desperdician menos
Algunos tipos de energía almacenada son más eficientes que otros. Ser eficiente significa ser útil sin desperdiciar mucha energía. Piensa en un carro que funciona con la energía almacenada en la gasolina. Cuando el carro libera su energía, una parte calienta el motor y la carretera. Ese calor no sirve para mover el carro. Ahora piensa en un carro que funciona con electricidad almacenada en una batería. Ese carro probablemente libera menos calor y desperdicia menos energía almacenada. La mayor parte de la energía almacenada se usa para mover el carro. Así, el carro que funciona con electricidad es más eficiente, y el carro que funciona con gasolina es menos eficiente. Algunos tipos de energía son más baratos
Algunos tipos de energía almacenada son útiles porque no cuestan mucho dinero. Hoy en día, los carros que funcionan con gasolina suelen costar menos que los que funcionan con energía almacenada en baterías. Tal vez eso cambie cuando se inventen maneras más baratas de hacer baterías para los carros. Lo mismo sucede con las celdas solares. A menudo es más costoso instalar celdas solares en una casa que conectarse a una central eléctrica usando cables de alta tensión. Pero una vez que están instalados, los paneles solares generalmente permiten ahorrar mucho dinero en electricidad.
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
Un carro que funciona con la energía almacenada en una batería se llama carro eléctrico. Los carros eléctricos pueden ser más eficientes que los carros que funcionan con gasolina.
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TEXTO
CON
NOTAS
Realiza un breve proyecto de investigación en línea para conocer más detalles sobre los carros eléctricos que se fabrican hoy en día. Luego, usa tu investigación y el texto para explicar tres ventajas y tres desventajas de los carros eléctricos que funcionan con energía almacenada en baterías. Menciona tus fuentes. Ventajas
Desventajas
Fuentes:
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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NOTAS
3. Los ingenieros usan energía para resolver problemas Imagina que los guardaparques de un parque nacional necesitan una nueva estación de trabajo. Por eso, durante el verano, el parque contrata a una empresa de ingeniería para diseñar un plan que satisfaga las necesidades energéticas de la nueva estación. La empresa encarga el trabajo a varios ingenieros que, como la mayoría de los ingenieros, trabajan en equipo. Definir el problema
El primer paso del equipo de ingenieros es definir el problema. Los guardaparques que usarán la nueva estación tienen muchas necesidades. Necesitan calor para cocinar y luz para ver de noche. También necesitan radios para comunicarse con los guardaparques de otras estaciones. La electricidad es la mejor manera de proporcionar energía para todas esas actividades, pero no hay cables de alta tensión cerca de esa parte del parque. Por lo tanto, los ingenieros necesitan resolver el problema de cómo llevar energía a la cabaña. Hay varias limitaciones para el diseño. La primera es que no se puede gastar más dinero de lo que el parque puede pagar. La segunda es que la cabaña debe estar lista antes de que llegue el duro invierno. La tercera es que los guardaparques quieren mantener el terreno lo más natural posible para no dañar a las plantas y los animales del área. Los ingenieros solo pueden hacer pequeños cambios en el terreno. ¿Cuál es la mejor manera de llevar electricidad a la nueva estación? 112
Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
La nueva estación de guardaparques necesita electricidad. También tiene que ser pequeña para que no dañe a las plantas y los animales que viven en el área. Por lo tanto, los ingenieros deben diseñar una solución para este problema.
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NOTAS
Proponer soluciones
Cada ingeniero del equipo elige un tipo de recurso energético para pensar en cómo utilizarlo en la nueva estación. Uno de los ingenieros considera usar la misma fuente de energía que usaba la antigua estación de guardaparques. La electricidad llega a esa estación por medio de cables de alta tensión que provienen de la central eléctrica de una ciudad cercana. Otro ingeniero piensa en maneras de usar gasolina y un pequeño generador para producir corriente eléctrica. Otras opciones que considera el equipo son celdas solares y un molino de viento. Como hay un arroyo cerca, otro ingeniero investiga cómo usar la energía del agua. Elegir la mejor solución
El equipo se reúne para comentar las ventajas y las desventajas de cada fuente de energía. Instalar cables de alta tensión que vayan de la estación vieja a la nueva cambiaría demasiado el terreno. También cambiaría mucho el terreno si construyeran un molino de viento grande o una represa en el arroyo. Un generador haría mucho ruido y largaría mucho humo al quemar la gasolina. Las celdas solares son una de las opciones más costosas. Pero permitirían satisfacer todas las necesidades energéticas de la nueva estación. No ocuparían demasiado espacio. Podrían colocarse en el techo de la estación. Y utilizarían la energía de la luz solar, que es fácil de conseguir en el parque. Por lo tanto, el equipo decide que la energía solar es la mejor manera de proporcionar energía a la estación.
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Cada tipo de recurso energético tiene ventajas y desventajas. La mejor solución para proporcionar energía a la nueva estación de los guardaparques debe tener más ventajas que desventajas. Por lo tanto, cada ingeniero del equipo tiene que pensar en los diferentes recursos que se pueden utilizar.
Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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NOTAS
Esta niña está conduciendo un cuatriciclo. ¡Esperemos que conduzca con cuidado! Imagina que eres ingeniero y quieres construir tu propio cuatriciclo. ¿Qué tipo de energía almacenada usarías para hacer funcionar tu vehículo? Completa la siguiente tarea de ingeniería.
Define el problema. ¿Qué estás tratando de resolver? ¿Qué limitaciones (materiales, tiempo, costos) tendrías?
Haz una lluvia de ideas para pensar soluciones. Piensa en todos los tipos de energía almacenada sobre los que has aprendido y que podrían ser útiles.
Elige la mejor solución. Elabora un argumento en el que expliques por qué crees que la solución que elegiste es la mejor.
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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NOTAS
4. La energía puede resolver problemas cotidianos Tu amigo y tú están entusiasmados por el concurso en el que van a participar. Para ganar, deben diseñar y construir algo que permita cocinar alimentos sin usar fuego. Las limitaciones son que no pueden gastar más de $30 y solo tienen seis semanas para diseñarlo. Al igual que los ingenieros, tu amigo y tú primero deben definir el problema que quieren resolver. Saben que necesitan cocinar los alimentos sin usar la energía almacenada en la madera ni en otros combustibles. Y tienen límites de costos y de tiempo. Deciden diseñar un horno solar que transfiera la energía de la luz solar a los alimentos para calentarlos. Tu amigo va a la biblioteca para averiguar cómo otras personas han hecho hornos solares. Tú vas a la tienda a comprar herramientas y materiales. Juntos, construyen un horno solar para poner a prueba el diseño. Días antes del concurso, prueban el horno. El día está muy soleado, así que el horno funciona perfectamente. Pero la mañana del concurso, hay un problema. Está nublado y no hay suficiente sol para que el horno funcione. Pensando rápidamente, se te ocurre una mejora. Añades una lámpara a pilas para usarla en días nublados. La lámpara da luz y calor para que el horno cocine los alimentos, incluso cuando no hay luz solar. El horno usa la energía almacenada en lugar de la luz solar. ¡Problema resuelto!
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Cuando diseñas algo, defines el problema, piensas distintas maneras de resolverlo y eliges un diseño. Después, construyes y pones a prueba el diseño, como estos estudiantes que prueban un horno solar. Te fijas si funciona y si hay que hacerle alguna mejora.
Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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CON
NOTAS
Piensa en un problema cotidiano que podrías resolver con energía. Haz un dibujo del problema. Luego, completa cada tarea.
Define el problema. ¿Qué estás tratando de resolver? ¿Qué limitaciones (materiales, tiempo, costos) tendrías?
Haz una lluvia de ideas para pensar soluciones. Piensa en todos los tipos de energía almacenada sobre los que has aprendido y que podrían ser útiles.
Elige la mejor solución. Elabora un argumento en el que expliques por qué crees que la solución que elegiste es la mejor.
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Muestra lo que sabes Piensa en las diferentes formas en que se almacena y se utiliza la energía. Debajo de cada imagen, escribe una leyenda que explique cómo la energía almacenada se convierte en otra forma de energía.
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: El sol puede hacer funcionar un semáforo. Piensa en lo siguiente: • Si este semáforo no funcionara con la energía del sol, ¿de qué otra manera podría obtener energía? • ¿Cuál es el beneficio de las fuentes de energía almacenada que son eficientes? Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Qué problemas resuelven las celdas solares? Afirmación
Evidencia
Razonamiento
Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.
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Lección 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía?
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NOTAS
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Lección 6
¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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INVESTIGACIÓN
Observar fenómenos Comenta: ¿Alguna vez has visto molinos de viento producir y almacenar energía? ¿Qué otros recursos se usan para obtener energía?
Observa este fenómeno: Se usan muchos recursos diferentes para obtener energía.
¡Inténtalo!
Piensa en las veces que usas energía en tu casa y en la escuela, como cuando enciendes la luz o cuando viajas en autobús. ¿De dónde proviene esa energía?
Piensa en lo que ya sabes sobre la energía que usamos todos los días y cómo se obtiene. Escribe las preguntas que tengas.
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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INVESTIGACIÓN
Comprender tu papel Townville necesita una central eléctrica nueva, pero sus habitantes tienen que decidir qué tipo de recurso energético usarán. En esta investigación, serás un científico o un ingeniero que asesora al alcalde de Townville. Deberás investigar un recurso energético y, luego, informar tus resultados al alcalde. Cada grupo se encargará de investigar uno de estos recursos energéticos: carbón, energía nuclear, energía solar, agua o viento. Anota el recurso energético de tu grupo a continuación.
Investigar el recurso Realiza una investigación sobre el recurso energético. Puedes usar los siguientes recursos: • la hoja de trabajo de información sobre recursos energéticos que corresponda a tu recurso • el Texto del estudiante • otros recursos impresos o en línea confiables 122
Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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INVESTIGACIÓN
Toma notas aquí sobre tu recurso energético. Ten en cuenta lo siguiente: ¿Cómo se obtiene el recurso? ¿Cómo afecta al medioambiente? ¿Es renovable? Ventajas
Desventajas
Usa la Información sobre recursos energéticos para completar la tabla con la información sobre la central que se incluye en la hoja de trabajo. Costo de construcción
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Costo mensual del funcionamiento
Cantidad de consumidores
Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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INVESTIGACIÓN
Calcular los costos El alcalde de Townville quiere saber cuánto costará cada recurso energético. Usa los datos que reuniste para calcular lo siguiente: ¿Cuántas centrales debes construir para proporcionar energía a toda la ciudad?
¿Cuánto dinero (en cientos de miles) cuesta construir esa cantidad de centrales?
¿Cuánto dinero (en decenas de miles) cuesta hacer funcionar esa cantidad de centrales durante un mes?
¿Cuánto dinero (en decenas de miles) cuesta hacer funcionar esa cantidad de centrales durante un año?
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INVESTIGACIÓN
Vocabulario Empareja cada término con su definición. Banco de palabras recurso renovable
recurso natural
recurso no renovable
1. u n material o un tipo de energía que se encuentra en la naturaleza y que es útil para las personas 2. u n recurso natural que no se puede reemplazar con la misma rapidez con que se usa 3. u n recurso natural que se puede reemplazar con la misma rapidez con que se usa
Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Hay muchos tipos diferentes de recursos energéticos. Esos materiales se usan en las centrales eléctricas para producir corrientes eléctricas mediante generadores. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Se consideran muchos factores antes de decidir qué recurso energético usar. En general, las personas preguntan si un recurso es renovable o no. Así saben si el recurso se puede reemplazar o no. También ven el impacto que tendrá el recurso en el medioambiente, y si se puede acceder al recurso fácilmente. todavía estoy aprendiendo
ya lo sé
Es importante saber comunicar bien la información para poder expresar con claridad los resultados de las investigaciones. En general, los científicos comunican los datos de sus investigaciones a los ingenieros. Los ingenieros desarrollan nuevas tecnologías a partir de esa información. todavía estoy aprendiendo © Teachers’ Curriculum Institute
ya lo sé Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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NOTAS
1. Todo funciona con energía Cuando estás en tu casa, seguramente enciendes las luces o abres el refrigerador. Tanto las luces como el refrigerador funcionan con energía. La mayor parte de la energía que usamos en nuestras casas se produce lejos de donde vivimos. Parte de la energía que usamos proviene de combustibles, como la gasolina y el gas natural, que se queman para producir calor y, con el calor, movimiento. Si vas a la escuela caminando, en autobús o en carro, usas energía. En las granjas, se usa energía para cultivar y cosechar alimentos. Se necesita mucha energía para trasladar a las personas, los materiales y los productos de un lugar a otro. También se necesita energía para trasladar el combustible a distintos lugares. Las ciudades y los pueblos necesitan gran cantidad de energía porque tienen muchos habitantes. Gran parte de esa energía viaja por las corrientes eléctricas. Muchos de los aparatos que usamos funcionan con corrientes eléctricas. Un radio usa una corriente eléctrica para producir sonido, una lámpara la usa para alumbrar y una estufa, para producir calor. Las corrientes eléctricas son muy útiles porque pueden llegar a los hogares y a los aparatos a través de cables. Por lo tanto, pueden producirse lejos de donde vivimos y llegar a nosotros fácilmente. 126
Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
Todos usamos energía para distintas actividades. La electricidad es una manera muy eficiente de proporcionar energía a mucha gente.
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NOTAS
Piensa en la casa donde vives. Anota diez aparatos que funcionen con electricidad.
¿De dónde crees que proviene la electricidad que usas?
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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NOTAS
2. La energía proviene de los recursos naturales Si estás afuera y miras hacia arriba, quizá veas cables que llevan corriente eléctrica a hogares y empresas. ¿De dónde proviene la corriente eléctrica? Cómo producen electricidad las centrales eléctricas
Como la energía no se puede crear ni destruir, tiene que venir de otro objeto o lugar. Muchos hogares obtienen la energía de una central eléctrica, que es donde se produce electricidad. Muchas centrales usan unas máquinas llamadas generadores. Los generadores usan la energía del movimiento para producir una corriente eléctrica. Tienen una gran bobina de alambre y un imán potente. El imán puede desplazar Toda la energía debe provenir de las cargas eléctricas. Así, cuando el imán se otro objeto o lugar. Muchos hogares acerca al alambre, hace que fluyan las cargas eléctricas. Cuando las cargas fluyen, crean una obtienen la energía de centrales eléctricas que usan generadores. Un corriente eléctrica. generador produce electricidad con la En el generador, una turbina mueve un energía que obtiene del movimiento imán y lo acerca a la bobina de alambre para de sus partes. producir una corriente eléctrica. Una turbina es un dispositivo que usa Una turbina produce una corriente eléctrica la energía de un líquido o un gas en movimiento Corriente eléctrica del generador para hacer girar una varilla unida a la bobina Turbina Generador Entrada de vapor o al imán. Cuando la varilla gira, la carga Bobina de alambre fluye por la bobina. Así Imán Corriente un generador utiliza el Paletas eléctrica de la en el movimiento giratorio alambre turbina para producir electricidad. Motor
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
Motor
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NOTAS
Las centrales eléctricas usan recursos naturales
Muchas centrales eléctricas usan generadores con turbinas para producir corriente eléctrica. Varía la forma en que hacen girar las turbinas. Algunas queman combustible para producir calor, lo cual genera el vapor que hace girar la turbina. Los combustibles más comunes son petróleo, carbón, madera y gas natural. Las centrales nucleares utilizan combustibles especiales que, al descomponerse, producen gran cantidad de energía. Otras centrales usan la energía del agua almacenada en una represa. Cuando se abren las compuertas, el agua comienza a correr. Al pasar por la turbina, la hace girar. Otras centrales usan la energía del viento para hacer girar las turbinas. Ni siquiera la energía de una central eléctrica se crea de la nada. Proviene de la naturaleza. Las centrales eléctricas usan recursos naturales para producir energía. Un recurso natural es un material o una fuente de energía que se encuentra en la naturaleza y que es útil para las personas. El petróleo, el carbón, la madera y el gas natural son recursos naturales. También lo son el viento y el agua en movimiento. Otros materiales, como el uranio, que son fuentes de energía nuclear también son recursos naturales. Incluso la luz solar es un recurso natural. De hecho, algunas centrales eléctricas no usan generadores. Usan celdas solares, que absorben la luz solar para producir electricidad de forma directa.
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Se usan distintos tipos de recursos naturales para producir energía eléctrica. Aquí, las celdas solares absorben la luz solar para producir electricidad.
Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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NOTAS
¿Qué es un recurso natural?
Escribe cinco ejemplos de recursos naturales.
Ya sabes que la energía no se puede crear ni destruir. Entonces, ¿cómo produce electricidad una central eléctrica?
Lee los siguientes enunciados. Luego, ubícalos en el orden que mejor explique el proceso. Escribe “1” junto al primer paso, “2” junto al segundo paso, y así sucesivamente.
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Los recursos naturales tienen energía almacenada.
a corriente eléctrica llega a los hogares y a los L aparatos a través de cables eléctricos.
uando la turbina de un generador gira, también C hace girar un imán.
uando las cargas eléctricas pasan por el alambre, C producen una corriente eléctrica.
uando el imán se acerca al alambre, hace que C fluyan las cargas eléctricas del alambre.
as centrales eléctricas usan un recurso natural para L hacer girar una turbina.
Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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NOTAS
3. Los recursos energéticos tienen ventajas y desventajas Los factores que determinan qué tipo de recurso energético es más útil en un lugar son su ubicación, su efecto en el medioambiente y si puede reemplazarse. ¿El recurso es fácil de conseguir?
Algunos lugares tienen cerca grandes cantidades de un recurso, pero otros lugares tal vez no tengan ninguno. Por ejemplo, una zona ventosa es un buen lugar para usar la energía del viento. Una zona que recibe mucha luz solar durante todo el año sería ideal para construir una central de energía solar. Una central eléctrica que funciona con carbón estará cerca de una mina de carbón porque es el recurso que abunda en la zona. ¿Cómo afectará al medioambiente la utilización del recurso?
La mayoría de los recursos energéticos tienen desventajas. El uso de algunos recursos puede causar problemas para los seres vivos que habitan allí. Una represa modifica el nivel de agua de la zona, lo que puede provocar inundaciones y la pérdida de hábitats. Eso puede ocasionar la extinción de algunos tipos de plantas y animales. La represa puede hacer que otros tipos de seres vivos crezcan de manera descontrolada. Las centrales eléctricas que queman combustible producen calor, humo u otras formas de contaminación del aire que dañan a los seres vivos. Las centrales nucleares producen desperdicios que son muy peligrosos para los seres vivos y duran miles de años.
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Algunos recursos naturales son fáciles de obtener, pero pueden causar problemas al medioambiente. Esta excavadora se usa para extraer carbón de las minas. La extracción de carbón causa la pérdida de hábitats y puede dañar a los seres vivos.
Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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NOTAS
¿El recurso se puede reemplazar?
No todos los recursos energéticos duran para siempre. Un recurso no renovable es un recurso natural que no se puede reemplazar con la misma rapidez con que se usa. El carbón, el petróleo y el gas natural son recursos no renovables que se encuentran bajo tierra. Provienen de antiguos restos de seres vivos. Tardan millones de años en formarse. Por lo tanto, cuando los quemamos para obtener energía, no es fácil reemplazarlos. Puede haber mucha cantidad de estos combustibles actualmente en la Tierra. Sin embargo, no es fácil producir más. Una vez que los usamos, se acaban. Algunos recursos naturales se pueden reemplazar con la misma rapidez con que se usan. Se llaman recursos renovables. El agua, la luz solar y el viento son recursos renovables. Por ejemplo, podemos usar celdas solares para producir corriente eléctrica con la luz solar. No importa la cantidad de luz solar que usemos; la luz solar no se acaba nunca porque el sol sigue brillando y dando luz. Cuando se diseñan centrales de energía, se deben tener en cuenta todos estos factores. Debemos comprender cómo se transfiere la energía. Debemos considerar cómo usaremos la energía y qué recurso energético es el mejor para una zona. Hay que evaluar las ventajas y desventajas de cada recurso. Luego, elegimos el que mejor satisfaga nuestras necesidades.
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
Las turbinas eólicas producen energía eléctrica con la energía del viento. El viento es un ejemplo de fuente de energía renovable porque no se agota nunca.
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NOTAS
Cuando se diseñan centrales eléctricas, se debe tener en cuenta cómo se usará la energía y qué recurso energético es el mejor para un lugar. Piensa en tu comunidad y en las ventajas y desventajas de cada uno de los seis recursos energéticos que figuran a continuación. Ordena los recursos de mejor a peor. Pon un “1” junto al mejor recurso para tu comunidad, un “2” junto al segundo mejor y así hasta el “6”, que pondrás junto al peor de todos los recursos.
Carbón
Gas natural
Petróleo
Energía solar
Agua
Viento
Puesto:
Explica por qué pusiste en el puesto número “1” al mejor recurso para tu comunidad y en el número “6” al peor de todos.
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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CON
NOTAS
4. El uso de la energía en el pasado y en el presente ¿Qué haces cuando se corta la luz a la noche? Seguro tienes que usar una linterna para ver por dónde caminas. Pero antes de que se descubriera la electricidad, no existía la posibilidad de usar una linterna. No siempre hemos usado los mismos recursos naturales para obtener energía. En el pasado, la única luz que podíamos usar por la noche era la luz de las velas y las lámparas de aceite. Las velas se hacían con grasa o aceite animal. Las lámparas funcionaban con un tipo de aceite llamado queroseno. Luego, los científicos descubrieron la electricidad y encontraron la manera de usarla para producir luz. Entonces, las personas pudieron usar lámparas eléctricas para alumbrar sus casas por la noche. Los aceites y las grasas animales se usaban menos, pero se empezaron a usar otros recursos naturales. Los ingenieros están siempre buscando mejorar las maneras en que obtenemos energía. Buscan formas más baratas de conseguirla. También buscan la manera de producir energía que no cree tantos desperdicios ni contamine. Además, los ingenieros intentan reducir el daño que causan las centrales eléctricas a los seres vivos. Para mejorar la forma en que obtenemos energía, los ingenieros deben tener muchos conocimientos científicos y comprender muy bien los efectos de usar los recursos naturales. 134
Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
Antes de que se inventara la electricidad, las personas usaban lámparas de aceite como esta para ver de noche.
Con el tiempo, hemos cambiado la manera de usar los recursos naturales para obtener energía. Hoy en día, usamos lámparas eléctricas en vez de lámparas de aceite para tener luz por la noche.
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CON
NOTAS
Realiza un breve trabajo de investigación para aumentar tus conocimientos sobre las maneras en que el uso de la energía ha cambiado con el tiempo. Investiga en la biblioteca de la escuela y en Internet. Consulta al menos una fuente impresa y dos digitales. Luego, usa lo que has aprendido para responder esta pregunta con un párrafo bien escrito: ¿Qué diferencia hay entre los recursos energéticos que usamos en la actualidad y los que se usaban en el pasado?
Fuentes:
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Muestra lo que sabes Elige un recurso energético. Investiga las siguientes preguntas: • • • •
¿De dónde proviene el recurso energético? ¿Qué tan fácil es de obtener? ¿Cómo afecta al medioambiente el uso de este recurso? ¿El recurso se puede reemplazar?
Luego, escribe una carta al alcalde para explicarle por qué crees que este recurso energético debería usarse en tu ciudad. Menciona tus fuentes. Tu carta debe comenzar con un encabezado y terminar con tu nombre. Estimado/a
Atentamente,
Fuentes:
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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VERIFICAR
LA
COMPRENSIÓN
Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Se usan muchos recursos diferentes para obtener energía. Piensa en lo siguiente: • ¿Por qué necesitamos energía? • ¿Sobre qué otras fuentes de energía has aprendido?
Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Qué fuentes de energía probablemente sean renovables o fáciles de reemplazar?
Afirmación
Evidencia
Razonamiento
Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.
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Lección 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos?
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Evaluación del desempeño:
Diseñar un dispositivo de seguridad Sofía quiere diseñar un dispositivo para que las personas sepan que ella está allí aunque no la vean cuando va en bicicleta. En esta Evaluación del desempeño: • explicarás cómo se transfiere la energía de un lugar a otro; • mostrarás cómo un tipo de energía se puede convertir en otro; • identificarás cómo se puede usar la energía almacenada.
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Evaluación del desempeño: Diseñar un dispositivo de seguridad
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E VA L UAC I Ó N
DEL
DESEMPEÑO
Leer la carta de Sofía Sofía quiere que la ayudes a diseñar un nuevo dispositivo de seguridad. Lee la carta de Sofía. • Busca con atención los criterios. Subraya todos los criterios que veas. • Busca con atención las limitaciones. Encierra en un círculo las limitaciones que veas. Enumera los criterios y las limitaciones. Criterios
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Limitaciones
Evaluación del desempeño: Diseñar un dispositivo de seguridad
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E VA L UAC I Ó N
DEL
DESEMPEÑO
Planificar un dispositivo de seguridad Piensa en un diseño para la luz de la bicicleta. Dibuja un diagrama de tu diseño que cumpla con los criterios que identificaste. Incluye rótulos que expliquen cómo se transfiere la energía entre los objetos.
¿Cómo trabajaste con las distintas limitaciones?
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Evaluación del desempeño: Diseñar un dispositivo de seguridad
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E VA L UAC I Ó N
DEL
DESEMPEÑO
Construir tu dispositivo Construye tu dispositivo. Una vez construido, ponlo a prueba para ver si funciona tu diseño. ¿Cuáles fueron los resultados de tu prueba?
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Evaluación del desempeño: Diseñar un dispositivo de seguridad
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¡Las ciencias toman vida Grado 4 El programa de TCI para el Grado 4 tiene cuatro unidades. En cada unidad hay un Diario de ciencias, que incluye actividades prácticas de investigación, texto con notas y actividades para verificar la comprensión.
¡Las ciencias toman vida Grado 4 Unidad 2
Unidad 1 Estructuras de las plantas y los animales 1 ¿Qué estructuras usan las plantas para sostenerse y crecer?
6 ¿Qué estructuras usan los animales para sostenerse, moverse y protegerse?
2 ¿Qué estructuras usan las plantas para protegerse?
7 ¿Qué estructuras usan los animales para reproducirse?
3 ¿Qué estructuras usan las plantas para reproducirse?
8 ¿Qué estructuras usan los animales para percibir el medioambiente?
4 ¿Cómo responden las plantas al medioambiente?
9 ¿Cómo responden los animales al medioambiente?
5 ¿Qué estructuras usan los animales para la digestión y la circulación?
Evaluación del desempeño: Diseñar una criatura legendaria
La energía Diario de ciencias
Unidad 2 La energía 1 ¿Cómo se relacionan la energía y el movimiento? 2 ¿Cómo se transfiere la energía de un objeto a otro en una colisión? 3 ¿Cómo transfieren energía el sonido, la luz y el calor? 4 ¿Cómo transfieren energía las corrientes eléctricas?
Evaluación del desempeño: Crear un folleto de seguridad 5 ¿Cómo se almacena y se usa la energía? 6 ¿Cómo elegimos los recursos energéticos? Evaluación del desempeño: Diseñar un dispositivo de seguridad
Unidad 3 Cambios en la superficie terrestre 1 ¿Qué pistas tenemos de que la superficie terrestre cambia? 2 ¿Cómo cambia la superficie terrestre por la acción del agua? 3 ¿Cómo cambia la superficie terrestre por la acción del viento? 4 ¿Cómo cambia la superficie terrestre por la acción de los seres vivos?
5 ¿Cómo se forman los fósiles y qué nos muestran? Evaluación del desempeño: Investigar los cambios en los montes Apalaches 6 ¿En qué lugares de la Tierra hay terremotos, volcanes y montañas? 7 ¿Qué podemos hacer ante una catástrofe natural? Evaluación del desempeño: Desarrollar planes de emergencia para catástrofes naturales
Unidad 4 Las ondas y la información 1 ¿Qué tipos de ondas existen? 2 ¿Cuáles son algunas propiedades de las ondas?
5 ¿Cómo se usan las ondas sonoras para enviar mensajes?
3 ¿Cómo afectan las ondas a los objetos?
6 ¿Cómo se usan patrones para enviar mensajes?
4 ¿Qué ondas viajan a través de la Tierra?
Evaluación del desempeño: Desarrollar un método de comunicación usando ondas
Ingeniería
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