Fisica básica para 2 ESO by Rafael González Farfán

CIENCIAS DE LA NATURALEZA SEGUNDO DE LA ESO APUNTES DEL PROFESOR

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PRESENTACIÓN Los apuntes del profesor que se introducen a continuación son fruto de la experiencia y trabajo acumulado durante años en esta asignatura. Pretenden recoger solamente las ideas fundamentales, para que el alumnado no se pierda en sus estudios, por lo que será necesario complementarlos con más aclaraciones y ejemplos de los aquí incluidos. Cada tema se inicia con una relación de objetivos didácticos básicos, destinados a que tanto el alumnado como el profesorado tengan claro qué es lo más importante, diferenciando lo esencial de lo secundario. En la selección de estos objetivos didácticos se ha procurado una gradación y coordinación a lo largo de los sucesivos temas. También se han señalado los criterios de evaluación que marca la ley, para no perder el norte a la hora de evaluar. El temario se ha dividido en dos bloques más o menos independientes, denominados Física y Biología, pudiendo alterarse el orden en el que se exponen y trabajan. Sin embargo, dado que el tema de Nutrición pivota en torno al tema de la Energía, la cual es el hilo conductor de toda la parte de Fisica, hemos considerado conveniente sugerir el comienzo por la parte de Física. Hemos preferido una presentación sobria, por dos motivos. Primero, para que el material sea más fácilmente fotocopiable y editable, hemos evitado un formateo complicado y la introducción de colores. Segundo, para reducir el coste de la impresión, no hemos introducido imágenes. Esto implica que la introducción de imágenes, que necesariamente debe acompañar a la explicación, debe hacerse mediante presentación de diapositivas (si el aula cuenta con pizarra digital) o en la pizarra. En todo caso, es muy didáctico que los alumnos copien dibujos esquemáticos, para facilitar la asimilación de los contenidos y para mantener su atención. Estos apuntes nacen como instrumento en constante evolución, para ir introduciendo las mejoras que se vean necesarias durante su aplicación. En suma, es un proyecto ilusionante elaborar nuestro propio material curricular adaptado a la realidad de nuestro alumnado y de nuestro entorno, para obtener el máximo rendimiento de los recursos tanto materiales como personales (alumnado y profesorado principalmente) existentes en nuestro centro. Andalucía, 2012. (Revisión 2013)

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ÍNDICE FÍSICA.................................................................................................................................................4 TIPOS Y FORMAS DE ENERGÍA.....................................................................................................5 CALOR Y TEMPERATURA.............................................................................................................19 LUZ Y SONIDO.................................................................................................................................30 TERREMOTOS Y VOLCANES........................................................................................................40 BIOLOGÍA.......................................................................................................................................47 LA NUTRICIÓN: PLANTAS Y ANIMALES...................................................................................48 LA REPRODUCCIÓN: PLANTAS Y ANIMALES..........................................................................59 RELACIÓN Y COORDINACIÓN....................................................................................................68 ECOLOGÍA........................................................................................................................................72

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PRIMERA PARTE:

Fร SICA

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TEMA 1 TIPOS Y FORMAS DE ENERGÍA Objetivos didácticos básicos:

Identificar el tipo de energía que tiene un objeto, dependiendo de su situación: si se mueve o no, si tiene altura (respecto al punto de referencia fijado), si está caliente, etc...

Explicar las transformaciones de energía que ocurren en situaciones cotidianas, incluyendo en especial la producción de electricidad en distintos tipos de centrales.

Diferenciar los conceptos de peso y masa, y calcular uno a partir del otro, dando como dato la aceleración de la gravedad, en la Tierra o en otro planeta.

Realizar cálculos de energía cinética y potencial, por aplicación directa de la fórmula, identificando las magnitudes que se dan como dato en el enunciado por sus unidades (orden de las operaciones, multiplicación de números terminados en cero, multiplicación de números con decimales).

Manejar las unidades fundamentales del Sistema Internacional (kilogramos, metros, metros por segundo, julios) y realizar las conversiones necesarias, mediante factores de conversión (manejo de fracciones).

Diferenciar fuente de energía y tipo de energía. Hacer corresponder cada fuente de energía con el tipo de energía que tiene.

Clasificar entre fuentes renovables y no renovables.

Comparar las ventajas y desventajas de cada una de las fuentes de energía.

Conocer los impactos medioambientales de las fuentes no renovables, como son la lluvia ácida, el efecto invernadero, los residuos radiactivos, y los problemas de salud derivados de la contaminación.

10. Conocer

cómo se produce la electricidad en los distintos tipos de centrales eléctricas, ya sea mediante turbina-generador (con o sin producción de vapor) o mediante placas fotovoltaicas.

11. Deducir algunas medidas a nuestro alcance para reducir el consumo de energía. Posibles ampliaciones:

1. 2. 3. 4.

Diferencia entre fuerza y energía. Trabajo y potencia. Conversión de energía potencial en cinética y viceversa (despejar). Degradación de la energía. Rendimiento de una máquina (manejo de porcentajes).

Criterio de evaluación nº 1. Utilizar el concepto cualitativo de energía para explicar su papel en las transformaciones que tienen lugar en nuestro entorno y reconocer la importancia y repercusiones para la sociedad y el medio ambiente de las diferentes fuentes de energía renovables y no renovables. Se pretende evaluar si el alumnado: • relaciona el concepto de energía con la capacidad de realizar cambios • conoce diferentes formas y fuentes de energía, renovables y no renovables, sus ventajas e inconvenientes y algunos de los principales problemas asociados a su obtención, transporte y utilización. • comprende la importancia del ahorro energético y el uso de energías limpias para contribuir a un futuro sostenible.

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CONCEPTO DE ENERGÍA La energía es muy importante en nuestra sociedad, ya que es la que pone en funcionamiento todo tipo de máquinas. Pero también la energía es importante para los seres vivos. Este concepto de energía va a ser el concepto más importante de todos los que vamos a estudiar este curso. La energía se define como la capacidad de realizar un trabajo o una transformación. Por tanto, la energía que tiene un objeto es una posibilidad de realizar algún cambio, en sí mismo o en otro objeto, que puede llegar a realizarse o no. Los cambios que puede realizar un objeto son diversos, de ahí que podemos diferenciar distintos TIPOS DE ENERGÍA: • •

•

• • •

ENERGÍA CINÉTICA: la que tienen los objetos en movimiento, como un coche o una bala. ENERGÍA POTENCIAL: la que tienen los objetos situados a una cierta altura, como un ascensor o el agua de un embalse. También los objetos elásticos cuando están deformados, como un arco preparado para tirar una flecha. ENERGÍA TÉRMICA O CALORÍFICA: la que tienen los objetos que tienen una temperatura elevada, como el agua hirviendo o una placa vitrocerámica encendida. Más adelante dedicaremos un tema al calor y la temperatura. ENERGÍA QUÍMICA: la que tienen las sustancias que pueden transformarse en otras sustancias. Las más importantes son las sustancias que pueden arder, como los combustibles, alimentos, etc. También los ácidos y otras sustancias fuertes, con las que se fabrica el interior de las pilas por ejemplo. ENERGÍA ELÉCTRICA: la que transportan los electrones que circulan por los cables, por ejemplo a través de una bombilla o de un motor eléctrico. ENERGÍA RADIANTE: la que transporta la radiación electromagnética, como la luz (ENERGÍA LUMÍNICA), las microondas, los rayos UVA, etc. ENERGÍA SONORA: la que transporta el sonido. Tanto la luz como el sonido son ondas, a las cuales dedicaremos un tema. Todas las ondas transportan energía, sobre todo las ondas sísmicas de los terremotos, a los cuales dedicaremos también otro tema.

La primera ley de la energía dice así: la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Esto significa que la energía puede transformarse de un tipo a otro, pero no se puede fabricar (ni producir, ni ningún otro sinónimo) ni se puede consumir (ni acabar, ni gastar, etc). Por ejemplo: •

Un atleta toma carrerilla, salta una valla y cae sobre una colchoneta. La energía química de los alimentos que ha consumido se transforma en cinética al correr, luego en potencial al saltar la valla y finalmente la colchoneta transforma la energía en calor.

La segunda ley de la energía dice: en toda transformación de energía, al menos una parte se transforma en energía térmica inútil que va al medio ambiente. •

Siguiendo con el ejemplo anterior, el atleta se acalora y tiene que sudar para eliminar el exceso de energía calorífica, o de lo contrario su temperatura subiría por encima de la temperatura corporal normal (37ºC).

La energía es una magnitud. Se denomina magnitud a cualquier propiedad de un objeto que se puede cuantificar, es decir, medir. Una vez realizada la medida, necesitamos una unidad para expresar el resultado. La unidad internacional de energía es el julio (J), aunque para cantidades grandes también se puede usar el kilojulio (kJ) equivalente a 1000 julios. Ten en cuenta que el prefijo kilo siempre significa 1000. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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A continuación tienes una tabla con otras magnitudes y unidades que vamos a utilizar en este tema. Debes memorizarla muy bien. MAGNITUD

UNIDAD INTERNACIONAL PRINCIPAL

OTRAS UNIDADES

Masa (m)

Kilogramo (kg)

1 kg = 1000 g

Longitud o altura (h)

Metro (m)

1 m = 100 cm

Tiempo (t)

Segundo (s)

1 min = 60 s

Velocidad (v)

Metro por segundo (m/s)

3'6 km/h = 1 m/s

Aceleración (g)

Metro por segundo al cuadrado (m/s2)

1 g = 10 m/s2

Fuerza (F)

Newton (N)

1 kg-f = 10 N

Temperatura (T)

Kelvin (K)

K = ºC + 273

En este curso vamos a utilizar fórmulas para resolver problemas, ya que la Física es la parte de la Ciencia que utiliza las matemáticas para comprender los fenómenos que ocurren. Una fórmula es una ecuación matemática, es decir, una igualdad. Cada letra representa una magnitud, de acuerdo con la tabla anterior. Las letras están relacionadas con operaciones matemáticas, como sumar, multiplicar o potencias. La fórmula nos indica qué operaciones debemos realizar para calcular la magnitud que está despejada, es decir, sola (normalmente a la izquierda del signo igual). Debes recordar el orden de prioridad de las operaciones matemáticas. FÓRMULA DE LA ENERGÍA CINÉTICA Ec = ½ · m · v2 En esta fórmula, la fracción ½ se puede realizar multiplicando por 0'5 o bien dividiendo por dos. FÓRMULA DE LA ENERGÍA POTENCIAL Ep = m · g · h En esta fórmula, la letra g representa la aceleración de la gravedad, que es diferente en cada planeta. En la Tierra, la gravedad vale aproximadamente 10 m/s 2. Es la aceleración con la que caen todos los objetos, a no ser que tengan una forma plana y delgada que les haga frenarse con el aire, como alas, paracaídas, plumas, papeles, etc. Este dato debes memorizarlo. En las dos fórmulas anteriores, para que el resultado de la energía que estamos calculando se exprese en julios es necesario que todas las magnitudes se expresen en la unidad principal del sistema internacional, esto es: • • •

La masa en kilogramos La velocidad en metros por segundo La altura en metros

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Pasos para la resolución de un problema Lo primero que debes hacer en un problema es identificar los datos, es decir, la información numérica que aporta el problema. Debes escribirlos uno debajo del otro, con su unidad, y colocar a la izquierda de cada uno la letra que corresponde a la magnitud: • m para la masa • v para la velocidad • h para la altura Luego debes comprobar que las unidades son las correctas, y si no lo son, realizar los cambios de unidad correspondientes. Después debes escribir la fórmula que corresponda a lo que te pida el problema, teniendo en cuenta los datos de los que dispones. Por ejemplo, si piden qué energía tiene un objeto situado a cierta altura, debes utilizar la fórmula de la energía potencial. Luego, si la magnitud que te piden no está despejada, debes despejarla. Para ello, pasa al otro lado de la igualdad las letras que la acompañan, con la operación contraria. Por ejemplo, si una letra está multiplicando a la que te interesa, pásala dividiendo al otro miembro de la fórmula, es decir, en el denominador de una fracción (lo que había déjalo en el numerador). La operación contraria a elevar al cuadrado es sacar la raíz cuadrada. Por último debes realizar las operaciones que te indica la fórmula, en el orden correcto. A veces el orden no importa, como por ejemplo si tienes que realizar varias multiplicaciones y divisiones. Por tanto, piensa en qué orden es más fácil. Recuerda las reglas para multiplicar y dividir cuando los números terminan con ceros. Recuerda también las reglas para multiplicar y dividir con decimales. Recuerda cómo se extraen decimales en una división. No olvides colocar las unidades correctas al resultado. Finalmente, vuelve a leer la pregunta por si pide algo más, por ejemplo, puede ser que te pregunte cuál de los dos objetos tiene más energía. *** No debes confundir MASA y PESO. La masa es la cantidad de materia de un objeto. Aunque cambie de forma o posición, siempre será la misma. En cambio el peso es la fuerza con la que la Tierra atrae al objeto. El peso también es llamado “fuerza de la gravedad”, ya que todos los objetos tienden a caer hacia el centro de la Tierra (¡también los que están situados en las antípodas!). Cuando un objeto tiene más masa, también pesa más, de ahí que frecuentemente se confunden, pero las unidades son distintas: la masa en kilogramos, el peso en Newton (Newton fue el científico que estudió la fuerza de la gravedad). El peso también depende de la aceleración de la gravedad (g), de acuerdo con esta fórmula: FÓRMULA DEL PESO P=m·g Esta fórmula nos indica que en otros planetas, donde la gravedad es distinta, los objetos pesarán más o menos que en la Tierra. Por ejemplo, en la Luna los objetos pesan seis veces menos, ya que la gravedad es 1'6 m/s2, esto es, seis veces menos que 10 m/s 2. (Por cierto, en la Luna los objetos pesan y no se quedan flotando, lo que ocurre es que caen más despacio que en la Tierra). Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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Cuando los objetos caen, su velocidad va aumentando progresivamente. No debes confundir VELOCIDAD Y ACELERACIÓN. La velocidad es el espacio recorrido en la unidad de tiempo (un segundo, normalmente). Por ejemplo, 5 m/s significa que en un segundo avanza 5 metros. La aceleración, en cambio, es el aumento de velocidad en cada segundo. Así, 10 m/s 2 significa que en cada segundo, su velocidad sube 10 m/s más. Por ejemplo, si empieza desde cero, en solo tres segundos habrá alcanzado los 30 m/s. FÓRMULA DE LA VELOCIDAD v=e/t • • •

La letra e significa “espacio recorrido”, es decir, la distancia que el objeto se ha movido. La barra inclinada / significa “dividido por”. La letra t significa “tiempo” que ha durado el movimiento.

No debes confundir “tiempo” con “hora”: la hora es lo que marca el reloj o el cronómetro. Si quieres calcular el tiempo, debes restar la hora de llegada menos la hora de salida. Ten en cuenta que una hora tiene 60 minutos (no 100) y un minuto tiene 60 segundos (no 100). Por tanto, debes recordar cómo manejar el sistema sexagesimal para calcular el tiempo. FUENTES DE ENERGÍA Se le llama fuentes de energía a los objetos o lugares de donde el ser humano puede obtener energía para hacer funcionar sus máquinas. El calor medioambiental es una energía inútil de la que no se puede obtener energía. Para obtener energía, en general, se necesita un lugar más caliente que el medio ambiente. Por ejemplo, esta temperatura se puede conseguir al quemar un combustible, al concentrar los rayos de Sol o a partir de la radiación de sustancias radiactivas, como el uranio. Las fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos: • Fuentes renovables: las que no se agotan por mucho que se usen. No se debe decir que las fuentes renovables son las que se pueden utilizar muchas veces, ya que la energía -una vez usada- se convierte en calor inútil que va al medio ambiente. Por ejemplo, la energía del Sol: los rayos de Sol de hoy podemos usarlos, y mañana tendremos más, pero los rayos de hoy no se pueden usar varias veces. A las fuentes renovables también se les llama energías limpias. • Fuentes no renovables: son las que se agotarán, tarde o temprano. Además, las fuentes no renovables producen productos que contaminan el medio ambiente. Las fuentes de energía no renovables son: • PETRÓLEO • GAS NATURAL • CARBÓN • URANIO Las fuentes de energía renovables suelen recibir un nombre especial: • ENERGÍA SOLAR: la que procede del Sol. • ENERGÍA EÓLICA: la que procede del viento. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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ENERGÍA HIDRÁULICA: la que procede del agua de los ríos. ENERGÍA MAREMOTRIZ: la que procede del movimiento del agua del mar. ENERGÍA GEOTÉRMICA: la que procede del interior de la Tierra. ENERGÍA DE LA BIOMASA: la que procede de restos de plantas

La energía que se obtiene directamente de la naturaleza se denomina energía primaria. Sin embargo, muchas máquinas funcionan mediante la electricidad, que nunca se encuentra en la naturaleza (salvo en los rayos de las tormentas que, actualmente, no se pueden aprovechar). Por tanto, se hace necesario convertir dicha energía primaria en electricidad en unas fábricas llamadas CENTRALES ELÉCTRICAS. Todas las centrales eléctricas tienen un elemento en común, el generador, el cual consiste en un imán que gira dentro de una bobina (hilo de cobre enrollado muchas veces) o viceversa. La fuerza magnética del imán arrastra a los electrones del hilo, que se ponen en movimiento. Para hacer girar al imán tenemos varias posibilidades: 1. Mediante el movimiento del agua (energía hidráulica o maremotriz) 2. Mediante el movimiento del aire (energía eólica) 3. Mediante el movimiento del vapor a presión. Para ello, se llena de agua una caldera y se calienta con la fuente de energía de que se disponga, ya sea renovable (solar, geotérmica, biomasa) o no renovable (petróleo, gas, carbón, uranio). El vapor a alta presión se hace pasar por una turbina, que es un conjunto de aspas unidas a un mismo eje. A través de dicho eje, la turbina se une con el generador. Una vez usado, el vapor debe enfriarse para obtener de nuevo agua que va a la caldera.

CENTRALES ELÉCTRICAS MÁS FRECUENTES 1. Centrales térmicas: son las que utilizan algún combustible o fuente de calor para producir vapor de agua. Son las más utilizadas hoy día, en especial las de carbón, aunque suelen ser muy contaminantes y contribuyen al efecto invernadero. 2. Centrales nucleares: son las que utilizan uranio u otra sustancia radiactiva para producir vapor de agua. Son muy utilizadas en algunos paises y no contribuyen al efecto invernadero ni suelen contaminar. Sin embargo, a pesar de las extremadas medidas de seguridad, se pueden producir fugas, y luego está el problema de almacenar los residuos en cementerios nucleares. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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3. Centrales hidroeléctricas: son las que utilizan el agua embalsada para producir el movimiento de una turbina. En España ya se ha llegado casi al máximo de desarrollo de esta tecnología y, en el futuro, los embalses se colmatarán de sedimentos, inutilizándolos. 4. Centrales solares: las hay que concentran el calor del Sol en una torre para fundir o evaporar una sustancia, que se utiliza de intermediaria para producir vapor. Para ello utilizan espejos parabólicos o planos, normalmente orientables según la posición del Sol. Otras producen directamente electricidad en los llamados “huertos solares” a través de placas fotovoltaicas. Están desarrollándose mucho en España. 5. Centrales eólicas: son las que utilizan la fuerza del viento para mover las aspas de un aerogenerador. Cada vez se construyen de mayor tamaño para aprovechar vientos más débiles. Están en pleno desarrollo en España. 6. Centrales de biomasa: son pequeñas centrales instaladas en las industrias de transformación de productos agrarios, como por ejemplo las almazaras de aceite. Se aprovechan los residuos agrícolas para producir la electricidad que necesita la fábrica.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS DISTINTAS FUENTES DE ENERGÍA Sobre este tema se puede realizar un trabajo TIC, consistente en una presentación de diapositivas sobre una de las fuentes de energía (cada grupo investiga sobre una fuente de energía diferente). Se trata de desarrollar en distintas diapositivas, acompañadas de imágenes, las ventajas e inconvenientes de la fuente asignada. No olvidar que la primera diapositiva se debe reservar para el título del trabajo y los nombres de los miembros del grupo, y si se quiere con una imagen significativa. FUENTES

VENTAJAS

INCONVENIENTES

PETRÓLEO

Se transporta fácilmente, por tuberías, ya que es líquido. Se separan fácilmente sus componentes, por destilación fraccionada: gasoil, gasolina, queroseno, etc.

Suele tener bastante azufre, lo que produce lluvia ácida. También produce efecto invernadero. Se puede derramar en accidentes de oleoductos o petroleros. Es escaso y se acabará pronto.

CARBÓN

Es barato y existe en casi todos los Suele tener bastante azufre, lo que países. produce lluvia ácida. También produce efecto invernadero.

GAS NATURAL Sólo produce CO2

Puede producir escapes invisibles y explosiones.

URANIO

Gran poder energético con poca Produce residuos radiactivos cantidad.

SOLAR

Se puede utilizar tanto para calentar agua como para producir electricidad, ya sea mediante turbina-generador o directamente mediante placas fotovoltaicas. Está muy distribuida.

EÓLICA

Con los nuevos aerogeneradores se Produce poca electricidad, por lo que se pueden aprovechar vientos no necesitan muchos aerogeneradores que

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Es desigual según la latitud y la estación del año. No funciona los días nublados. Requiere grandes superficies.

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necesariamente muy fuertes, por lo estropean el paisaje y producen ruidos que está bien distribuida. molestos. A veces no hay viento HIDRÁULICA

Se puede almacenar y usarla cuando A veces se producen grandes sequías. sea necesario. Hay que inundar valles.

MAREMOTRIZ

Está disponible de manera continua.

GEOTÉRMICA

Se puede utilizar tanto para calentar Sólo está disponible en las agua como para producir electricidad, proximidades de volcanes actuales o mediante turbina-generador extinguidos.

BIOMASA

Se pueden obtener combustibles que sustituyan a los derivados del petróleo: biogas, bioalcohol, biodiésel Se puede utilizar tanto para calefacción como para producir electricidad.

Sólo algunas bahías reúnen las condiciones necesarias para instalarla.

Si se quiere producir en gran cantidad, hay que dedicar a ello ciertas tierras de cultivo, lo que restaría a la producción de alimentos.

PROBLEMAS AMBIENTALES DERIVADOS DE LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD 1. Lluvia ácida: se trata de la conversión de los óxidos de azufre y nitrógeno en ácidos sulfúrico y nítrico, respectivamente. Dichos óxidos se producen en la combustión de combustibles fósiles y, al contacto con el agua de la atmósfera, se transforman en ácidos. Estos ácidos destruyen la vida vegetal y animal en bosques y lagos próximos a las centrales térmicas. 2. Efecto invernadero: consiste en la elevación de la temperatura de la atmósfera, lo que lleva consigo un cambio climático (sequías y lluvias torrenciales en lugares desacostumbrados) y la fusión de los casquetes polares (y la consiguiente elevación del nivel del mar). Se debe a la acumulación en la atmósfera de ciertos gases, sobre todo CO2. Este gas se produce con la combustión de cualquier combustible, incluso los derivados de la biomasa. Sin embargo, hay que tener en cuenta que, para la producción de biomasa, las plantas absorben una cantidad equivalente de CO2, por lo que no contribuyen al efecto invernadero. La elevación de la temperatura se debe a que el CO2 es transparente a la luz, pero absorbe la radiación infrarroja que emite el suelo caliente por el Sol. 3. Problemas de salud: los hidrocarburos y el hollín pueden producir problemas respiratorios y de alergia. Otros contaminantes pueden afectar al corazón o aparato digestivo. Por otra parte, los residuos nucleares pueden producir cáncer a corto o medio plazo, dependiendo de su intensidad. 4. Contaminación del medio ambiente: derivado de los gases de combustión y también de los accidentes, sobre todo de los petroleros (mareas negras) y fugas de centrales nucleares, que se filtran hacia las aguas subterráneas.

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Actividades en torno al concepto de Energía 1. Explica qué tipo de energía tienen los siguientes objetos: a. una bala disparada por el aire. b. una maceta en un balcón. c. una garrafa de alcohol. d. una estufa encendida. 2. Explica en qué situación debe encontrarse una pelota para tener los siguientes tipos de energía: a. cinética. b. potencial. c. térmica. 3. Explica en qué otro tipo de energía se convierte la energía eléctrica en los siguientes electrodomésticos: a. batidora. b. lámpara. c. ascensor. d. radio. 4. Explica qué tipo de energía es la que pone en funcionamiento a las siguientes máquinas: a. coche. b. televisión. c. placas solares. d. barco velero. 5. Explica qué tipo de energía es la que se convierte en energía eléctrica en cada una de las centrales siguientes: a. hidroeléctrica. b. de carbón. c. geotérmica. d. eólica. 6. ¿Qué tipo de energía contienen todos los combustibles? ¿En qué tipo de energía se transforma cuando éstos se queman? 7. Explica las transformaciones de energía en los siguientes casos: a. Lanzamos una piedra hacia arriba. b. Nos tiramos por un tobogán. c. Vamos en bicicleta hasta el instituto. Problemas de energía cinética y potencial 8.

¿Cuál es el peso y la masa de un árbol de 150 kg?

Si la gravedad en la Luna es 1'6 m/s 2, calcula el peso y la masa en la Luna de un cohete de 2400 kg.

10. Calcula la energía cinética de un balón de 0'5 kg a 2 m/s. 11. Calcula la energía potencial de una caja de 16 kg a 2'5 m de altura. 12. Un coche de 1500 kg va a 20 m/s por un puente de 12 m de altura. Calcula su energía cinética y potencial. 13. ¿Cuántos kilogramos son: 6 g, 50 g, 240 g, 1800 g? 14. ¿Cuántos Julios son 3'2 kJ? 15. Convierte a m/s: 16 cm/s, 500 km/s, 120 m/min, 1800 m/h, 108 km/h. 16. Calcula la energía cinética de una bala de 100 g a 80 m/s. 17. Calcula la energía cinética de un caracol de 10 g a 2 cm/s. 18. Calcula la energía potencial de 52 t de agua a 25 m de altura. Expresa el resultado en kilojulios. 19. Calcula la energía cinética de un perro de 2 kg subido en un escalón de 18 cm. 20. Calcula la energía cinética y potencial de un avión de 10 toneladas a 100 m/s y 5000 m de altura. 21. ¿Qué tiene más energía, un camión de 5000 kg a 4 m/s o un coche de 2500 kg a 8 m/s? 22. ¿Qué tiene más energía, una teja de 100 g a 9 m de altura o un pájaro de 20 g a 25 m? 23. Un carro de la compra completamente cargado (100 kg) se estrella contra una luna de cristal a 80 cm/s. Un niño tira una piedra de 5 g a 12 m/s contra otra luna exactamente igual. Sólo uno de los dos impactos consigue romper la luna. ¿Cuál?

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24. En una catarata caen 200 litros de agua por segundo desde una altura de 4 metros. Con la energía de esta catarata se pone en marcha un molino. ¿Cuánta energía obtiene el molino en cada segundo? ¿Cuál es su potencia? 25. Para romper una maceta de 20 kg se necesitan 10 J de energía. Si se cae por un escalón de 10 cm ¿se romperá? ¿Y si le tiramos una piedra de 100 g a 10 m/s? 26. Un niño tira una piedra de 0'5 kg a un pozo de 5 m de profundidad. ¿Con qué energía impacta contra el agua? ¿A qué velocidad lo hace? 27. En la Luna la gravedad es 1'6 N/kg. 1. ¿Cuánto pesa allí un martillo de 100 g? 2. El astronauta deja caer el martillo desde una altura de 1'25 m. ¿Con qué energía choca el martillo contra el suelo? 3. ¿Con qué velocidad impacta? 4. ¿Qué fuerza debe realizar el astronauta para levantar de nuevo el martillo? Problemas en los que hay que despejar 28. ¿Cuál es la gravedad en el planeta Marte si un astronauta de 90 kg pesa allí 300 N? 29. ¿A qué velocidad se mueve una moto de 100 kg si su energía cinética es 800 J? 30. ¿A qué altura se encuentra una manzana de 200 g si su energía potencial es 6 J? 31. ¿Qué masa de agua hay en un depósito a 12 m de altura si su energía potencial es 2'4 kJ? Problemas de velocidad 32. Una moto recorre 500 m en 36 s. Expresa su velocidad en m/s y km/h. 33. ¿Qué coche va más rápido, un coche A que recorre 18 km en 10 minutos o un coche B que avanza 200 m en 18 segundos? 34. Una bici tarda 7,2 minutos en recorrer 3 km. ¿Cuál es su velocidad en km/h? 35. Salimos en bici a las 7:45 y llegamos al instituto a las 8:05. Si el instituto está a 4 km, ¿a qué velocidad hemos ido? 36. ¿Qué va más rápido, una bala que recorre 200 m en 0,4 segundos o un cohete que va a 5000 km/h? 37. ¿Qué va más rápido, un caracol que recorre 1,2 m en 1 min 30 seg o una hormiga que avanza 40 cm en 20 seg? 38. Salimos de Écija a las 9:15 y llegamos a Sevilla a las 10:30. Si hemos recorrido 90 km ¿hemos rebasado el límite de 120 km/h? 39. Salgo del instituto a las 14:45 y llego a mi casa a las 14:55. Si vivo a 1 km 200 m del instituto, ¿a qué velocidad he caminado? Actividades en torno a los problemas ambientales derivados de la producción de electricidad 40. ¿Qué tipo de energías se utilizaban antes de la Revolución Industrial, tanto en la Antigüedad como en la Edad Media? Explica cómo las utilizaban. 41. ¿Qué es el efecto invernadero y qué consecuencias tiene? 42. ¿Qué tipos de centrales eléctricas contribuyen al efecto invernadero? 43. ¿Qué tipos de centrales producen más lluvia ácida? 44. Cuando se agote el petróleo, ¿qué alternativas nos quedan para propulsar los automóviles? 45. Nombra todas las fuentes de energía que se pueden utilizar actualmente en la producción de agua caliente doméstica. Ordénalas de mayor a menor respeto por el medioambiente. 46. En la mayoría de las máquinas, los combustibles no se queman totalmente, produciendo hollín (humo) e hidrocarburos (olor). ¿Qué consecuencias tiene este hecho? 47. En 2011, un tsunami afectó a una central nuclear en Japón. ¿Por qué habían construido la central junto al mar? ¿Qué consecuencias tuvo el accidente? 48. ¿A qué se deben las mareas negras? ¿Qué consecuencias tienen para el medio ambiente? ¿Cómo

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podrían evitarse? 49. Nombra la fuente de energía que presenta las siguientes ventajas o inconvenientes: 1. Se extrae de minas o de excavaciones a cielo abierto y su combustión produce un humo muy contaminante: _____________ 2. Es un metal del que, con pequeña cantidad, se obtiene gran cantidad de energía, aunque sus residuos son muy peligrosos: _____________ 3. Se puede utilizar tanto para calefacción como para la producción de electricidad, pero necesita grandes superficies: ______________________ 4. Procede de restos vegetales o de cultivos dedicados a ese fin y se puede transformar en combustibles: __________________

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LECTURAS DE LA PLATAFORMA MOODLE En cada tema se sugerirá a los alumnos la lectura de un texto cuyo enlace se encuentra en la plataforma Moodle de nuestro centro y la realización de un test de comprensión, cuyos resultados podrá conocer el profesor a través de la misma plataforma. • Hojas de energía solar • Pellets de biomasa DEBATE: ¿Qué tipo de central eléctrica podríamos instalar en nuestra localidad? Se divide la clase en grupos de unos cuatro alumnos/as. Se le asigna a cada grupo un tipo de central eléctrica. Durante unos quince minutos deberán buscar las ventajas de instalar ese tipo de central en nuestra localidad, y los inconvenientes de los otros tipos de centrales. Cada grupo nombra un portavoz, que tomará nota de las ideas que sus compañeros le van aportando. Los portavoces se colocan uno junto a otro delante de la pizarra. El profesor actúa de moderador del debate. Cada portavoz defiende su propuesta en una primera ronda, y luego se permiten intervenciones libres para atacar las propuestas de los demás portavoces o defender la propia. Los demás alumnos actúan como espectadores, y no podrán intervenir. Al final, se le pide a cada alumno espectador que escriba una “carta al alcalde”, siguiendo el siguiente modelo: “Excelentísimo Sr. Alcalde de … Conozco las necesidades energéticas de nuestra localidad y los planes que el Ayuntamiento está elaborando para construir una nueva central. Le escribo para sugerirle la construcción de una central … ya que tiene las siguientes ventajas: …........ Quiero oponerme especialmente a la construcción de una central … porque tiene los siguientes inconvenientes: …............ Atentamente, se despide: … “ El profesor calificará la actividad puntuando la participación de los portavoces en el debate y la carta redactada por los espectadores, para comprobar su atención y su asimilación del tema tratado. SUGERENCIA DE TRABAJOS TIC Se divide la clase en parejas (o algún trío si es necesario). Se le asigna a cada pareja una fuente de energía, para que investigue sobre él y elabore un trabajo: 1. PETRÓLEO 2. GAS NATURAL 3. CARBÓN 4. URANIO 5. EÓLICA 6. SOLAR 7. HIDRÁULICA 8. GEOTÉRMICA 9. BIOMASA 10. MAREMOTRIZ Los alumnos investigarán en internet, seleccionando lo que tenga que ver con ventajas e inconvenientes, aunque también podrán comenzar con una pequeña explicación de esa fuente de energía. El trabajo se presentará como diapositivas. La primera diapositiva contendrá el título y los nombres de los integrantes del grupo, aparte de una posible ilustración. El resto de diapositivas contendrán una imagen y algo de texto explicativo, resumido y con letra suficientemente grande. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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Ahorrar energía Los números a la izquierda sirven para numerar las líneas (1) ¿Estamos en crisis? ¿La factura de la electricidad es cada vez más cara? Pues es posible que TÚ Y TU FAMILIA estéis malgastando energía. ¿Cuáles de las siguientes formas de ahorrar energía se practican en tu casa? Cambia la luz, cambia el mundo (4) Realmente podemos cambiar el mundo con sólo cambiar las bombillas. Las bombillas de bajo consumo usan sólo ¼ de la electricidad, comparadas con las bombillas incandescentes tradicionales. Además duran mucho más. Así evitamos la emisión a la atmósfera de CO2, el cual es responsable del cambio climático. Además, si pintas las paredes de colores claros, podrás ver mejor con bombillas de menos potencia. No dejes cosas encendidas (9) Debemos apagar las luces cuando no hay nadie en la habitación durante más de 5 minutos. Ten en cuenta que las bombillas de bajo consumo gastan bastante durante los primeros minutos, hasta que alcanzan su máximo brillo. (12) Apaga la tele y la música cuando nadie está escuchando. Sin embargo, no es práctico apagar y encender el ordenador a lo largo de todo el día. Si vas a volver a usar el ordenador más tarde, apaga sólamente el monitor, que es la parte del ordenador que más electricidad gasta. (15) Algunos aparatos gastan electricidad todo el tiempo mientras están enchufados, todos aquellos que tienen un transformador de corriente incorporado. Así mismo, todo tipo de cargadores son pequeños transformadores, así que gastan pequeñas cantidades de energía todo el tiempo, aunque no los estemos utilizando. Si dejas el cargador de tu móvil todo el día enchufado, sólo el 5% de la electricidad que gaste la estarás aprovechando para recargar tu móvil. El 95% restante se gasta cuando el móvil no está conectado al cargador. (21) Además, los televisores, monitores, minicadenas, etcétera, también gastan energía cuando están en “stand-by” (con alguna lucecita o pantalla encendida). Usa enchufes múltiples para apagar todos ellos al mismo tiempo, desconectándolos de la corriente, sobre todo durante la noche y cuando te vayas de vacaciones. Ahorrarás el equivalente a una bombilla de 100 W que estuviera encendida todo el tiempo. Cuestión de grados (25) Con tiempo caluroso, pon el aire acondicionado a 25 ºC. Si pones los ventiladores además del aire acondicionado, tendrás la sensación de 3 grados menos, con menos gasto de energía que si pones el aire a 22ºC. Los ventiladores usan mucha menos energía que los aires acondicionados. Si ponemos toldos en las ventanas gastaremos menos electricidad, y en poco tiempo habremos amortizado el coste del toldo. Si la casa está pintada por fuera con colores claros, la fachada se calentará menos y también ahorraremos aire acondicionado. (31) En invierno, ponte ropa de abrigo y selecciona una temperatura no superior a 20ºC. Cuando te acuestes, baja la temperatura hasta 15ºC o incluso corta la calefacción. Es más económico usar mesas camilla que calentar toda la habitación, ya que así sólo se calienta el aire que hay debajo de la mesa. (34) Mantén las ventanas bien cerradas, y si es posible cierra las cortinas y las persianas. Cuando la economía familiar lo permita, cambia las ventanas por unas que tengan cristal doble. Así impedirás que entre o salga el calor de la vivienda. Para ventilar la casa, es suficiente con abrir todas las ventanas durante 10 minutos. Ventila la casa en verano por la mañana temprano, que hace más fresco, y en invierno al mediodía, que hace menos frío. (39) Con estas medidas ahorrarás entre el 5% y el 20% de la factura de la luz, ya que la calefacción y el aire acondicionado suponen el la mitad del gasto energético del hogar, cuando están conectados. En el baño (41) Desperdiciar agua también supone desperdiciar electricidad. ¿Por qué? Porque se necesita electricidad para purificar el agua. (43) El 75% del agua que usamos en casa se usa en el cuarto de baño. Por ejemplo, una cisterna normal gasta entre 20 y 25 litros cada vez que se vacía, a no ser que sea una cisterna moderna de bajo consumo. Un water que pierde agua puede perder hasta 40 000 litros al año. ¡Vaya! (46) Los grifos que gotean también desperdician mucha agua. En 30 minutos se puede llenar una botella de refresco, lo cual supone 8000 litros al año.

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Otra forma de ahorrar es ducharse en vez de bañarse, tomar duchas cortas y no dejar el grifo abierto mientras nos enjabonamos. Calentar el agua para la ducha supone cerca del 25% del gasto energético del hogar. Se puede instalar un cabezal de ducha con los agujeros más pequeños, que echa el agua con la misma fuerza, pero con menos gasto. Si instalamos placas solares para calentar el agua, no gastaremos nada en agua caliente al menos durante 6 meses al año. En los meses de invierno, aunque se necesita una energía auxiliar porque el sol no calienta lo suficiente, el gasto energético se reduce significativamente. En la cocina (55) De acuerdo con los investigadores, si ponemos el lavaplatos completamente lleno, usaremos la tercera parte del agua que necesitaríamos para lavar toda la vajilla a mano. No obstante, si no tenemos lavaplatos, la forma más económica es llenar un seno del fregadero o un barreño con agua jabonosa y otro seno o barreño con agua clara, en lugar de tener el grifo todo el rato abierto. De este modo podemos ahorrar suficiente agua como para una ducha de 5 minutos. (60) La lavadora y el lavaplatos gastan la mayor parte de la energía en calentar el agua. Por tanto, debemos elegir programas templados o con agua fría, en lugar de programas intensos a alta temperatura, salvo que sea necesario en el caso de que la ropa o la vajilla esté realmente muy sucia. La lavadora debemos usarla lo más llena posible (hay que dejar un espacio para que la ropa pueda moverse), a no ser que la lavadora permita gastar más o menos agua en función de la carga que tenga. (65) Para calentar o descongelar comida es mejor usar el microondas, en lugar del horno eléctrico, ya que el microondas sólo calienta la comida, y no el aire ni la superficie interior del horno. Además, en verano el horno normal calienta toda la cocina, aumentando el gasto en aire acondicionado. De este modo, usando el microondas podemos ahorrar la mitad de la energía. En cambio, para cocinar durante un tiempo largo es preferible el horno normal. (70) No mantengas la puerta del frigorífico abierta sin necesidad. Además, comprueba que la puerta cierra correctamente con un billete: cierra la puerta pillando un billete. Si, al tirar, el billete sale fácilmente, también estará saliendo aire frío del interior, y por tanto estaremos desperdiciando energía. Ten en cuenta que la goma que rodea la puerta va perdiendo flexibilidad con los años. Los frigoríficos viejos gastan mucha más energía que los nuevos. A veces aprovechamos un frigorífico viejo que todavía enfría. Dile a tus padres que un frigorífico viejo puede gastar hasta 120 € al año, por lo que merece la pena reemplazarlo por uno nuevo. Además, un frigorífico grande gasta menos que dos pequeños. (77) Por otra parte, un frigorífico o congelador “no-frost” (que no forma hielo), no hay que descongelarlo, por lo que nos ahorramos la energía de volver a enfriarlo una vez limpio de hielo. Si descongelamos los alimentos en el frigorífico, con suficiente tiempo, aprovecharemos el frío del alimento congelado para mantener frío el interior del frigorífico, ahorrándonos energía. Por lo mismo, no debemos introducir alimentos calientes en el frigorífico, sino esperar que se pongan a temperatura ambiente dejándolos sobre la encimera. (83) En la placa vitrocerámica, hay que elegir bien el tamaño de la sartén o la olla, para que sea el mismo que el foco de calor. Si la cocina es de gas, no conviene que la llama sobresalga fuera del fondo del recipiente. Si no lo hacemos así, estaremos desperdiciando el calor, y por tanto, la energía. Si tapamos las cacerolas y sartenes, evitaremos pérdidas de calor y podremos poner el fuego al mínimo. En el caso de la vitrocerámica, ten en cuenta que el foco de calor permanece caliente durante bastante tiempo después de apagarlo. Podemos aprovechar este calor residual apagando unos minutos antes de terminar de cocinar. En todo caso, es recomendable comprar electrodomésticos de clase A, ya que aunque sean más caros, gastan menos, y a la larga salen más baratos.

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PREGUNTAS DE COMPRENSIÓN LECTORA ADEMÁS DE RESPONDER A LAS PREGUNTAS, INDICA CON UN NÚMERO LA LINEA O LÍNEAS DEL TEXTO DONDE SE ENCUENTRA LA RESPUESTA. 1. ¿Qué gasta menos electricidad, una bombilla incandescente tradicional o una bombilla fluorescente compacta? 2. ¿Qué gas es culpable del cambio climático? 3. ¿Es bueno apagar una bombilla de bajo consumo aunque sea durante un minuto si no hay nadie en la habitación? 4. ¿Cuál es la parte del ordenador que más electricidad gasta? 5. ¿Puede gastar electricidad un aparato enchufado, aunque esté apagado? 6. ¿De qué manera sencilla podemos apagar muchos aparatos eléctricos a la vez? 7. ¿Podemos ahorrar electricidad poniendo al mismo tiempo un ventilador y el aire acondicionado? 8. ¿Se puede ahorrar poniéndonos ropa de abrigo para estar en casa en invierno? 9. ¿A qué hora conviene ventilar la casa en invierno? 10. ¿Qué electrodomésticos son los responsables de la mayor parte del gasto de electricidad? 11. ¿Por qué ahorrar agua significa también ahorrar energía? 12. ¿Qué aparato de la casa gasta más agua? 13. ¿Se puede ahorrar agua cambiando el cabezal de la ducha? 14. ¿Por qué se ahorra si se pone el lavaplatos sólo cuando está completamente lleno? 15. ¿Por qué el microondas gasta menos que el horno eléctrico normal? 16. ¿Por qué los frigoríficos viejos gastan más electricidad que los nuevos? 17. ¿Por qué es bueno descongelar los alimentos en el frigorífico? 18. ¿Importa el tamaño de la cacerola, si queremos ahorrar energía? 19. ¿Por qué se ahorra si cocinamos con tapadera? 20. ¿Se puede terminar de cocinar una comida en la vitrocerámica aunque esté apagada?

ACTIVIDADES PROCEDIMENTALES Realiza un mapa de conceptos a partir del siguiente texto: La energía que se obtiene directamente de la naturaleza se llama energía primaria. Esta energía se puede usar directamente en los motores de combustión, por ejemplo, pero normalmente se transforma en electricidad, en las centrales eléctricas. Las centrales eléctricas se pueden agrupar en dos: las que producen vapor de agua a partir de una fuente de calor, el cual se usa para mover una turbina, y las que aprovechan la energía primaria directamente para mover la turbina. En el primer grupo tenemos las centrales térmicas, las geotérmicas, las nucleares y las de biomasa. En el segundo grupo tenemos las centrales eólicas, las hidroeléctricas y las maremotrices. Recuerda que debes escribir los conceptos (letra negrita) dentro de rectángulos y unirlos con flechas, escribiendo algunas palabras de enlace sobre las flechas. Los ejemplos no es necesario meterlos dentro de rectángulos. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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CONFECCIONAR UN MAPA DE CONCEPTOS A PARTIR DEL SIGUIENTE TEXTO Producción de electricidad en España Las centrales eléctricas en España utilizan tanto fuentes renovables como no renovables. La mayor parte de la electricidad aún se produce en centrales térmicas, que utilizan combustibles no renovables como petróleo, carbón o gas natural. El petróleo y el gas deben ser importados del extranjero, mientras que el carbón suele ser de producción nacional. A continuación, después de las centrales térmicas, las centrales nucleares son las siguientes en importancia. Desde hace varios años ya no se construyen nuevas centrales nucleares en España, y las que están en uso se cerrarán cuando finalice su vida útil. Las centrales nucleares utilizan uranio, una fuente de energía no renovable. Entre las centrales que utilizan fuentes renovables, las más importantes actualmente siguen siendo las centrales hidroeléctricas, las cuales aprovechan la energía potencial del agua almacenada en los embalses. Sin embargo, debido a su gran impacto ambiental, el crecimiento de este tipo de centrales está muy limitado. Por su parte, las centrales solares y eólicas están creciendo rápidamente gracias a las ayudas del gobierno. Las centrales solares comenzaron a construirse en espacios desérticos, como en Almería, pero actualmente están sustituyendo a las tierras de cultivo. De modo parecido, las primeras centrales eólicas se construyeron en emplazamientos con vientos muy fuertes, pero actualmente se suelen instalar en cualquier elevación donde los vientos soplen regularmente. Por último, las centrales eléctricas de biomasa son todavía muy recientes. Generalmente son de pequeño tamaño y se instalan dentro de las industrias a las que abastecen de electricidad, aprovechando los residuos vegetales que esas mismas industrias producen. Por ejemplo, las fábricas de aceite pueden aprovechar como combustible los restos de las aceitunas. Las centrales que utilizan la energía geotérmica o maremotriz todavía no se han desarrollado en España. Sólo se han instalado en los países donde han encontrado lugares idóneos.

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TEMA 2 CALOR Y TEMPERATURA Objetivos didácticos básicos:

Diferenciar calor y temperatura: concepto, unidades, aparatos de medida.

Relacionar la temperatura con la agitación de las moléculas.

Convertir de la escala Celsius a la Kelvin y viceversa (manejo de números negativos).

Calcular el calor ganado o perdido, a partir de la masa, calor específico y diferencia de temperatura. Manejo de distintas unidades (caloría o julio, kilogramo o gramo) mediante factores de conversión.

Conocer los conceptos de dilatación y contracción, y la dilatación anómala del agua. Consecuencias prácticas: juntas de dilatación, fragmentación de las rocas, flotabilidad del hielo, rotura de vidrios con los cambios de temperatura, rotura de tuberías congeladas, etc.

Conocer la colocación de las partículas en cada estado y los nombres de los cambios de estado (diferenciando evaporación de ebullición). Conocer las temperaturas de fusión y ebullición del agua, y que son propiedades diferentes para cada sustancia. Conocer que los cambios de estado inversos ocurren a la misma temperatura. Deducir la necesidad de aplicar o retirar calor del objeto en cada cambio de estado (calor latente).

Conocer las tres formas de propagación del calor (conducción, convección y radiación) e identificarlas en situaciones reales.

Nombrar ejemplos de sustancias aislantes y conductoras y conocer algunas de sus aplicaciones. Explicar algunas técnicas de aislamiento térmico en viviendas (doble cristal, burletes, cámaras de aire, espuma aislante, moquetas y parquets,, etc.) y la necesidad de aislar térmicamente una vivienda.

Calcular el gasto energético de un aparato, en función de su potencia y el tiempo de funcionamiento. Interpretar los principales parámetros de la factura de la luz.

Posibles ampliaciones:

Convertir de la escala Celsius a la Fahrenheit (sobre todo para grupos bilingües)

Despejar la masa, el calor específico o la diferencia de temperatura en la fórmula del calor.

Criterio de evaluación nº 2. Resolver problemas aplicando los conocimientos sobre el concepto de temperatura y su medida, el equilibrio y desequilibrio térmico, los efectos del calor sobre los cuerpos y su forma de propagación. Se pretende comprobar si el alumnado: - comprende la importancia del calor y sus aplicaciones - distingue entre calor y temperatura en el estudio de los fenómenos térmicos - es capaz de realizar experiencias sencillas relacionadas con los mismos. - sabe utilizar termómetros y conoce su fundamento - identifica el equilibrio térmico con la igualación de temperaturas - comprende la trasmisión del calor asociada al desequilibrio térmico - sabe aplicar estos conocimientos a la resolución de problemas sencillos y de interés, como el aislamiento térmico de una zona.

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CONCEPTO DE CALOR Y TEMPERATURA La temperatura es una medida de la agitación de las moléculas. Como recordarás, las moléculas de sólidos, líquidos y gases están en continuo movimiento. Este movimiento supone una energía cinética, por lo que todas las sustancias tienen una cierta energía térmica, que va aumentando cuando aumenta la temperatura. La temperatura se mide habitualmente con un termómetro y se expresa en grados centígrados o Celsius (ºC). Sin embargo, los científicos utilizan internacionalmente otra escala, la Kelvin, que se puede calcular a partir de la escala centígrada simplemente sumando 273: K = ºC + 273 El origen de esta escala es el cero absoluto: es la temperatura más baja posible, ya que a dicha temperatura se detienen las moléculas de todas las sustancias. Por tanto, a dicha temperatura todas las sustancias son sólidas y no es posible enfriar más. A esa temperatura, un objeto no tendría nada de energía, pero en la práctica es imposible de alcanzarla. Otra escala de temperatura muy usada en Norteamérica son los grados Fahrenheit. Para convertir a la escala celsius utilizamos esta fórmula: ºF – 32 ºC --------- = -----180 100 El calor es la energía que se transfiere de un objeto caliente a otro frío. Como es una forma de energía, se mide en julios, aunque antiguamente se medía en calorías. 1 J = 0'24 cal Tanto el julio como la caloría tienen múltiplos muy utilizados: el kJ y la kcal. Ésta última se solía llamar Caloría (con C mayúscula) para medir la energía contenida en los alimentos, pero actualmente está en desuso. Es importante que te des cuenta de que el calor no se tiene (aunque esto se diga en lenguaje coloquial), ya que el calor solamente se da o se recibe. Eso sí, para poder dar calor hay que tener energía. Lo que no se puede dar es el frío, ya que el frío como tal no existe (aunque existen objetos fríos que se encuentran a baja temperatura, comparados con otros). Por supuesto, la misma cantidad de calor que un objeto pierde la gana el otro, y esto continúa hasta que las temperaturas se igualan, es lo que se llama equilibrio térmico. Siempre el que da calor es el objeto que está a más temperatura, aunque esto no significa que tenga más energía, ya que depende de la cantidad de materia. Por ejemplo, una cerilla encendida tiene más temperatura que una olla de agua hirviendo, pero menos energía, ya que es muy pequeña. Si metemos la cerilla en la olla, la cerilla se enfría pero el agua apenas se calienta, porque la energía de la cerilla se distribuye por toda la masa de agua. Por otra parte, todos los materiales no acumulan la misma cantidad de calor. Esto es lo que mide el llamado calor específico, que es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado la temperatura de un kilogramo de una sustancia. Es una propiedad diferente para cada sustancia, siendo el agua una de las sustancias con mayor calor específico, como puedes observar en la siguiente tabla:

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CALOR ESPECÍFICO (J/kg·°C) Aluminio Oro C(grafito) C(diamante) Cobre Hierro Mercurio Agua Etanol

900 129 720 502 385 444 139 4184 246 0

FÓRMULA DEL CALOR Q = m · c · ΔT Q = calor

m = masa

c = calor específico

ΔT = diferencia de temperatura

Las unidades del calor específico (que es un dato que se suele dar en los problemas) son las que te marcan las unidades que debes utilizar para las otras magnitudes. Por ejemplo, si el calor específico viene en cal/g·ºC, el calor debes expresarlo en calorías (cal), la masa en gramos (g) y la temperatura en grados centígrados (ºC). El símbolo Δ significa “diferencia” o “incremento” y se calcula restando la temperatura final menos la inicial, en este orden. Esto significa que el calor se considera negativo cuando la temperatura final es más pequeña que la inicial, es decir, cuando el objeto se enfría. Si te das cuenta, es igual utilizar la escala centígrada o la Kelvin, cuando se trata de calcular la diferencia de temperatura. Para medir el calor se utiliza un calorímetro, que es en esencia un recipiente aislado, como un termo. Va dotado de un termómetro para medir la diferencia de temperatura, lo que permite calcular el calor con la fórmula anterior. EFECTOS DEL CALOR Cuando un cuerpo recibe calor, los efectos pueden ser varios: 1. Aumento de temperatura: las moléculas se agitan más rápidamente (ver lo anterior). 2. Dilatación: las moléculas necesitan más espacio para moverse y se separan un poco, aumentando el tamaño del objeto. Es la propiedad en la que se basan los termómetros de mercurio o alcohol. Hay que tenerla en cuenta en el diseño de edificios y estructuras, dejando una separación llamada “junta de dilatación”. Lo contrario a la dilatación se llama contracción: la disminución de tamaño al enfriarse el objeto. Sin embargo, hay una sustancia que, al enfriarse, se dilata: es el agua entre 4 y 0ºC. La explicación es que el agua va adquiriendo la estructura del hielo, cuyas moléculas están más separadas que las del agua, lo que hace que sea menos denso. (Recuerda que las sustancias menos densas flotan sobre las más densas). El hielo es el único sólido que ocupa más volumen que el líquido correspondiente, lo cual tiene una gran importancia en el medio natural, ya que el hielo flotante actúa como aislante del agua que hay debajo para que no se congele. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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3. Cambio de estado: el calor produce una mayor agitación de las moléculas, lo que produce que se desordenen (cambio de sólido a líquido) o que se separen (cambio de líquido a gas). Por el contrario, cuando la temperatura disminuye, las fuerzas de atracción entre las moléculas son capaces de mantener a las moléculas unidas (de gas a líquido) o incluso ordenadas (de líquido a sólido). Los nombres de los cambios de estado debes recordarlos, son los siguientes:

•

FUSIÓN: de sólido a líquido. Ocurre sólo a la temperatura de fusión.

•

CONGELACIÓN O SOLIDIFICACIÓN: de líquido a sólido. Ocurre a la misma temperatura que la fusión.

•

VAPORIZACIÓN: de líquido a gas. Se puede distinguir: ◦ EBULLICIÓN: en forma de burbujas, en toda la masa de líquido, a una temperatura fija llamada temperatura de ebullición. Esta temperatura aumenta cuando aumenta la presión atmosférica, por ejemplo, en las ollas rápidas a presión. ◦ EVAPORACIÓN: en la superficie del líquido, lentamente y a cualquier temperatura entre la temperatura de fusión y la de ebullición. La evaporación es más rápida cuando aumenta la temperatura y también cuando hace viento. La evaporación necesita calor, al igual que la ebullición, pero al no proporcionárselo, el líquido pierde temperatura y se enfría. A esto se debe, por ejemplo, la sensación de frío al salir de la piscina.

•

CONDENSACIÓN: de gas a líquido, a la temperatura denominada “punto de rocío”. Esta temperatura depende de la humedad atmosférica, siendo más baja cuanto más seca esté la atmósfera. A la temperatura del punto de rocío, la atmósfera se satura de vapor y empiezan a formarse gotitas de líquido, flotando en el aire (nubes, niebla) o en la superficie de los objetos. Si esta temperatura está por debajo de 0ºC, las gotitas de inmediato se congelan y se forma la escarcha.

•

SUBLIMACIÓN: de sólido a gas y viceversa (a veces se le llama SUBLIMACIÓN INVERSA para distinguir) directamente sin pasar por estado líquido. Esto ocurre con muy pocas sustancias, como por ejemplo el dióxido de carbono (llamado hielo “seco” porque se evapora sin fundirse) o el yodo.

Las temperaturas de fusión y ebullición son fijas para cada sustancia, como se puede ver en esta tabla:

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Sustancia Agua Alcohol Hierro Cobre Aluminio Plomo Mercurio

Punto de fusión (°C) 0 -117 1539 1083 660 328 -39

Punto de ebullición (°C) 100 78 2750 2600 2400 1750 357

PROPAGACIÓN DEL CALOR

1. Conducción: es la propagación del calor por sólidos y líquidos. Cada molécula va golpeando a su vecina, y le va transmitiendo la energía cinética. Se distinguen dos clases de sólidos: • CONDUCTORES: son los que dejan pasar fácilmente el calor, principalmente los metales. Se utilizan cuando se necesita calentar o enfriar algo, como en recipientes de cocina o en calentadores de agua, como las placas solares, que tienen forma de serpentín. •

AISLANTES: son los que dificultan el paso del calor. Uno de los mejores aislantes es el aire, y también las espumas que contienen aire en forma de burbujas. Los aislantes se utilizan en las viviendas para evitar pérdidas de calor (en invierno) o que entre calor del exterior (en verano). No es correcto decir “impiden que entre o salga el frío”, aunque sí se puede impedir que entre o salga el aire frío. Es importante un correcto aislamiento térmico de la vivienda, para ahorrar energía. Los lugares donde se suelen colocar aislantes térmicos son: ◦ Paredes o muros exteriores, dotados de una cámara intermedia, que se puede rellenar de espuma sólida. ◦ Cubiertas, colocando un aislante debajo de las tejas o losas. ◦ Suelos: mediante la instalación de moquetas o parquet. ◦ Puertas y ventajas: colocando burletes que cierren herméticamente las juntas. Además, las ventanas con doble cristal llevan una cámara de aire en su interior. ◦ Tuberías de agua caliente: forrándolas con un material parecido a la goma.

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2. Convección: es la propagación del calor en líquidos y gases (fluidos). Consiste en la circulación de fluido caliente hacia arriba y la del fluido frío hacia abajo, debido a la diferencia de densidad. En los océanos no se suele dar, ya que el Sol los calienta desde arriba. En cambio, en la atmósfera la convección es el origen del viento, por ejemplo el conocido caso de la brisa marina, ya que durante el día la tierra está a mayor temperatura que el mar. La convección también es muy importante en el manto terrestre, como veremos en el tema dedicado a Geología. La convección desaparece en ausencia de gravedad, por ejemplo en el espacio. 3. Radiación: es la propagación del calor en forma de onda electromagnética en línea recta a través del vacío y de ciertas sustancias llamadas “transparentes”. Las radiaciones que más calor transportan son la infrarroja y las microondas, ya que son absorbidas más fácilmente por la materia. Todos los objetos a cierta temperatura emiten radiación infrarroja, lo que permite construir cámaras de visión en la oscuridad. Algunos gases como el CO2 no son transparentes a la radiación infrarroja, lo que causa el efecto invernadero, del que ya hemos hablado. LA FACTURA DE LA LUZ En la factura de la luz nos cobran principalmente por dos conceptos: • CONSUMO: es la energía que ha entrado en la casa y que los aparatos eléctricos han transformado. Se mide en julios (J) o kilojulios (kJ) •

POTENCIA CONTRATADA: es la máxima capacidad que admite la instalación, cuando estén conectados muchos aparatos al mismo tiempo. Básicamente afecta al grosor de los cables. Se mide en watios (W) o kilowatios (kW). Si se conectan más aparatos que la potencia que se haya contratado, la luz se corta automáticamente.

La potencia (P) y el consumo (E) están relacionados por el tiempo (t): cuanta más potencia tiene un aparato, más consume, pero también cuanto más tiempo esté conectado, de acuerdo con la siguiente fórmula: E = P· t Por eso conviene instalar termostatos en los aparatos eléctricos, para que se corten cuando se alcance la temperatura deseada. Si es un aparato de calefacción, conviene fijar una temperatura no muy alta, 20ºC puede ser suficiente. Si es un aparato de refrigeración, gastará menos cuando se fija una temperatura más alta, por ejemplo 22ºC. Un solo grado puede significar un importante ahorro en la factura de la luz. De acuerdo con la fórmula anterior, si la potencia se expresa en kilowatios (kW) y el tiempo en horas (h), que son las unidades más frecuentes, el resultado del consumo energético viene dado en kilovatios-hora (kWh). Un kilovatio-hora equivale a la energía consumida por un aparato de 1 kW de potencia funcionando durante 1 hora. Actualmente, el precio del kilowatio-hora es barato, aproximadamente 16 céntimos, pero hay que tener en cuenta que a lo largo de un mes (o dos, si la factura es bimensual) los aparatos están encendidos durante muchas horas. De todos modos, si no se consume nada, al menos hay que pagar la potencia contratada. Si se contrata una potencia demasiado pequeña para pagar menos, es posible que la luz se corte con frecuencia, ya que a la entrada de la vivienda se coloca un limitador de potencia, para protegerla frente a un incendio. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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Problemas en relación con la medida del calor y la temperatura 1.

¿Qué magnitud se está midiendo con los siguientes resultados?

a) 1200 J.- b) 300 g.- c) 40ºC.- d) 4800 J/kg·K.- d) 33 cal.- e) 345 K.- f) 0'06 cal/g·ºC 2.

Realiza las siguientes conversiones de unidades:

a) 45ºC = … K.- b) 200 K = … ºC.- c) -30ºC = … K.- d) 400 K = … ºC.- e) 1800 J = … cal.- f) 0'5 cal = … J.g) 4'8 kcal = … J.- h) 209 kJ = … cal.- i) 4180 J/kg·K = … cal/g·ºC.- j) 0'48 cal/g·ºC = … J/kg·K 3.

Salimos de casa con una botellita de 200 g de agua a 8ºC y al cabo de unas horas ya se encuentra a 20ºC. ¿Qué cantidad de calor ha absorbido? Calor específico 1 cal/g·ºC

Ponemos al sol una bola de 50 g de papel de aluminio y recibe 106 cal. ¿Cuánto sube su temperatura, si su calor específico es 0,212 cal/g·ºC?

Queremos calentar 1 kg de agua de 20ºC a 100 ºC y 500 g de aceite de 30ºC a 180ºC. ¿Cuál de los dos necesita más calor? Calores específicos: agua 1 cal/g·ºC; aceite 0'6 cal/g·ºC

Si aplicamos 2090 J a 500 g de agua, ¿cuál será el incremento de temperatura? Si la temperatura inicial es 10ºC, ¿cuál será la temperatura final? Calor específico: 4180 J/kg·K.

Para determinar el calor específico del aluminio aplicamos 212 cal a 100 g, resultando un incremento de temperatura de 10 grados. Calcúlalo.

¿Cuál es el calor específico de un metal si para calentar 100 kg de 100 a 500ºC se necesitan 3,7 kilocalorías?

¿Cuál es la masa de una figurilla de plata, si al aplicarle 60 calorías su temperatura se incrementa en 50 grados? Calor específico: 0'060 cal/g·ºC

10. Un kilogramo de gas butano proporciona unas 10000 kcal. ¿Cuántos kilogramos de agua se pueden calentar con este calor, desde 15ºC hasta 30ºC, utilizando un termo de butano? Actividades en relación con los efectos del calor y la transmisión del calor 11. Completa con la palabra calor o con la palabra temperatura. 1. _____________ nos indica el movimiento de las moléculas. 2. Un objeto caliente cede ______________ a un objeto frío. 3. Un objeto caliente tiene más _____________ que un objeto frío. 4. El termómetro nos indica _____________ 12. Escribe una oración con cada pareja de palabras. 1. temperatura / moléculas. 2. calor / energía. 3. grado / escala. 4. termómetro / dilatación. 13. Nombra un ejemplo de: 1. Dilatación 2. Evaporación 3. Condensación 4. Conducción 14. Calentamos dos recipientes, uno con agua y otro con alcohol. Los dos se encuentran a la misma temperatura y tienen la misma masa de líquido, pero el agua tiene, como sabes, un mayor calor específico. ¿Cuál de los dos alcanzará una temperatura mayor, al cabo de un minuto? 15. Calentamos dos recipientes que contienen distintas cantidades de agua, durante el mismo tiempo. ¿Cuál de los dos alcanzará una temperatura mayor? 16. ¿Qué son y para qué sirven las juntas de dilatación? ¿Dónde se encuentran? Investígalo en Internet. 17. Si calentamos un termómetro de alcohol, colocado en posición vertical (lo normal), podemos observar que sube el nivel del alcohol dentro del tubo. ¿Qué ocurrirá si calentamos el mismo termómetro, pero colgado boca abajo? 18. ¿Qué ocurre si metes un globo inflado dentro del frigorífico? Explica por qué.

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19. ¿Qué ocurre cuando se dilata una sustancia: sus moléculas aumentan de tamaño o sus moléculas se separan? Explica por qué. 20. Cuando una sustancia se dilata, ¿aumenta o disminuye su masa? ¿aumenta o disminuye su volumen? ¿aumenta o disminuye su densidad? 21. ¿Cuál es el estado de agregación del agua en las nubes? ¿Cómo se forman las nubes? ¿Qué debe ocurrir para que el agua de las nubes precipite en forma de lluvia o nieve? 22. Diferencia entre evaporación, ebullición y vaporización. 23. ¿Qué cambios de estado ocurren en una mañana de invierno, que amanece con niebla, y más tarde se disipa y sale el sol? 24. El alcohol funde a -117ºC y hierve a 78ºC, mientras que el mercurio hace lo propio a -39ºC y 357ºC, respectivamente. ¿Cuáles son las ventajas y los inconvenientes de los termómetros de alcohol y de mercurio? ¿Por qué los termómetros de mercurio está prohibido tenerlos en casa? 25. ¿Por qué los aparatos de calefacción se suelen poner en la pared cerca del suelo, mientras que los de aire acondicionado se ponen cerca del techo? 26. ¿Qué tipo de radiación invisible es emitida por todos los objetos calientes? ¿Qué vemos cuando hacemos una foto a una persona utilizando una cámara especial que detecta este tipo de radiación? 27. Tenemos un radiador pegado a la pared, y por encima de él, la pared se está poniendo de color más oscuro. ¿A qué crees que se debe? 28. En el océano, el agua superficial está más cálida que el agua profunda. Explica por qué es así y por qué no se mezclan. 29. En la playa, durante el día, sopla siempre la brisa marina, trayendo aire fresco del mar. Explica a qué se debe. 30. La mitad iluminada de la Tierra recibe continuamente calor del Sol. Sin embargo, la temperatura de la Tierra se mantiene más o menos constante todos los días (salvo algunas décimas de grado a lo largo de los años debido al cambio climático, pero no nos referimos a esto ahora). ¿Cuál es el mecanismo que hace perder calor a la Tierra? 31. ¿Qué inconvenientes tiene no aislar térmicamente una vivienda? 32. ¿Qué tipo de aislantes suelen utilizarse para aislar térmicamente una vivienda? ¿Dónde suelen colocarse? 33. Cita conductores y aislantes del calor que podemos encontrar en diversos objetos de la cocina, explicando por qué se hacen de ese tipo de material. 34. Un termo es un aparato que mantiene en su interior un líquido ya sea caliente o frío. ¿Por qué sirve para las dos cosas? ¿Cómo está construido un termo para conseguir este efecto? Problemas relacionados con la factura de la luz. Complemento. 35. ¿Cuántos kilovatios-hora gasta una bombilla de 100 W encendida durante 8 horas? 36. ¿Qué gasta más, una estufa de 3000 W durante una hora o un aire acondicionado con bomba de calor de 400 W durante 6 horas? 37. Si el kilovatio-hora cuesta 18 céntimos, calcula cuánto nos cuesta al mes tener encendida una bombilla de bajo consumo de 9 W durante 4 horas diarias. 38. Un frigorífico gasta 365 kWh al año, manteniéndolo continuamente en marcha. ¿Cuál es su potencia? 39. ¿Cuántos julios produce un microondas de 800 W funcionando durante 10 minutos? 40. Un freidora calienta 3 kilogramos de aceite de 20ºC a 180ºC en 5 minutos. Si el calor específico del aceite es 0'48 kcal/kg·ºC, ¿cuál es la potencia de la freidora en kilovatios? Recuerda que 0'24 kcal = 1 kJ.

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ACTIVIDADES PROCEDIMENTALES Indica la temperatura de alguna de las partes del cuerpo de la mujer, del hombre y del niño. ¿Qué diferencias observas entre ellos?

LECTURAS COMPRENSIVAS LECTURA Nº 1: CARTA DE ENDESA SOBRE EL CAMBIO A FACTURACIÓN BIMESTRAL Le informamos que el pasado día 15-01-2013, entró en vigor el Real Decreto 1718/2012, de 28 de diciembre, por el que se determina el procedimiento para realizar la lectura y facturación de los suministros de energía en baja tensión con potencia contratada no superior a 15 KW. De acuerdo con éste, la facturación de la energía que consuma a partir del 1 de abril de 2013, pasará a realizarse con una periodicidad bimestral en lugar de mensualmente como hasta la fecha, y a partir de lecturas reales de sus consumos. En aquellos suministros en los que el contador no esté accesible, la empresa distribuidora que debe realizar la lectura deberá dejarle un aviso de imposible lectura. Si este es su caso, usted podrá aportar la lectura de dicho equipo directamente a través del teléfono o página web que indique en dicho aviso. Adicionalmente usted podrá acordar, de manera expresa, con la empresa comercializadora, la realización de facturaciones mensuales basadas en consumos reales y estimados o bien la facturación de una cuota fija mensual y una regularización anual posterior. Por último, se le indica que en el futuro, cuando los nuevos equipos de medida con capacidad de telegestión se integren en los correspondientes sistemas de telemedida, la lectura y facturación se realizará con una periodicidad mensual. Esta comunicación tiene carácter informativo.

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A la espera de ofrecerle mejor servicio, reciba un cordial saludo. Maite González Directora de Atención al Cliente. ENDESA ENERGÍA XXI S.L.U. 1.

Asocia las siguientes definiciones con las palabras subrayadas: a) Elaboración de un recibo donde se detallan los servicios prestados y su precio: ______________ b) Que tiene entrada o que puede alcanzarse _____________ c) Aporte de lo que es necesario ___________________ d) Calculado de forma aproximada ____________ e) Amable o afectuoso __________ f) Cantidad que se paga cada cierto tiempo _____________ g) Repetición de algo cada cierto tiempo _____________ h) Pago o cobro de la cantidad que se debe o es debida ____________

2. 3. 4. 5.

¿En qué fecha se publicó la orden del gobierno para el cambio a facturación bimestral? ¿Qué pasa si el operario de Endesa no consigue leer lo que marca el contador? Explica qué es la potencia contratada y el consumo. La periodicidad mensual tiene el inconveniente de que una de las lecturas es estimada. ¿Qué ocurre si la empresa se equivoca y estima una lectura demasiado alta o demasiado baja? Explica qué entiendes por “telemedida”.

LECTURA Nº 2: EL CALOR Y LA TEMPERATURA Los conceptos más fundamentales en la descripción de los fenómenos relativos al calor son el de temperatura y el de calor. Transcurrió un tiempo increíblemente largo de la historia de la ciencia para que éstos fueran diferenciados entre sí; pero, una vez hecha la distinción, el resultado fue un rápido progreso. Aunque estos conceptos son ahora familiares a todo el mundo, los examinaremos de cerca, haciendo resaltar sus diferencias. El sentido del tacto nos permite distinguir, sin duda alguna, entre un cuerpo caliente y otro frío. Pero esto constituye un criterio puramente cualitativo, y a veces hasta ambiguo e insuficiente, para una descripción cuantitativa. Esto se prueba por una experiencia bien conocida: busquemos tres recipientes que contengan agua caliente, tibia y fría respectivamente. Si se introduce una mano en el primer recipiente y la otra en el tercero, se recibirán las dos impresiones de frío y calor correspondientes. Si se retiran de dichos recipientes y se introducen inmediatamente en el agua tibia, se obtendrán dos sensaciones contradictorias, una de cada mano. Por la misma razón, si se encuentran en Nueva York en un día primaveral un esquimal y un nativo de algún país ecuatorial, tendrán opiniones discrepantes respecto del clima. Todas estas dificultades se vencen por medio del termómetro, ideado, en su forma primitiva, por Galileo. El empleo del termómetro se basa en ciertas suposiciones evidentes. Las recordaremos citando algunas líneas de las lecciones de Black dadas hace unos ciento cincuenta años, quien contribuyó grandemente a dilucidar las dificultades relacionadas con los conceptos: calor y temperatura: “Con el uso de este instrumento [termómetro] hemos aprendido que, si se toman mil, o más, diferentes clases de materia, como metales, piedras, sales, maderas, plumas, lana, agua y una variedad de otros fluidos, aunque estén todos inicialmente a diferentes calores 1, colocados juntos en una misma habitación sin fuego y donde no entre el sol, el calor pasará del más caliente de estos cuerpos al más frío, en el transcurso de unas horas o tal vez de un día, al final del cual, si se les aplica sucesivamente un termómetro, indicará en todos ellos exactamente el mismo grado.” Un médico que observa el termómetro que acaba de retirar de la boca de un enfermo podría razonar así: «El termómetro marca su propia temperatura por la altura de la columna de mercurio, y ésta aumenta proporcionalmente al incremento de la temperatura. Como el termómetro ha estado por algunos minutos en contacto con mi paciente, ambos estarán a una misma temperatura, y, en consecuencia, la temperatura del paciente es la que marca el termómetro.» Aun cuando el médico no piense en ello en ese preciso instante, está aplicando los principios físicos. ¿Pero contiene el termómetro la misma cantidad de calor el cuerpo del enfermo? No, naturalmente. Suponer que dos cuerpos tienen iguales cantidades de calor por el hecho de tener la misma temperatura sería, como observó Black, “adoptar una posición muy apresurada. Sería confundir la cantidad de calor 1 La palabra calores debiera, de acuerdo con la nomenclatura actual, reemplazarse por la de temperaturas. Es una muestra de hasta qué punto se confundían esos conceptos en la época de Black. (N. del A.)

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de varios cuerpos con su concentración o intensidad respectiva, aunque es claro que se trata de dos cosas diferentes que deben distinguirse una de otra en los problemas de la distribución del calor.” Esta distinción resulta evidente de los siguientes hechos: Un litro de agua, colocado sobre una fuente de calor, requiere cierto tiempo para entrar en ebullición. Para hacer hervir sobre la misma llama y en el mismo recipiente, por ejemplo, 12 litros de agua, se requerirá un tiempo mucho mayor. Se interpreta esto como una indicación de que en el último caso se transmite al líquido mayor cantidad de “algo” y se llama calor a este “algo”. Del experimento siguiente se adquiere el importante concepto de calor especifico: Si se calientan de una misma manera, en sendos recipientes, un kilogramo de agua y uno de mercurio, se encuentra que éste lo hace más rápidamente; es decir, que necesita menos “calor” para aumentar su temperatura en un grado. Esto es general: para cambiar la temperatura, por ejemplo, de 15 a 16 grados, de masas iguales de distintas sustancias, como agua, mercurio, hierro, cobre, madera, se requieren cantidades diferentes de calor. Se expresa este hecho diciendo que cada sustancia posee una capacidad calorífica propia o un calor especifico que la caracteriza. Habiendo adquirido ya el concepto de calor analicemos su naturaleza más detenidamente. Busquemos dos cuerpos, uno caliente y el otro frío, o, más precisamente, el primero de temperatura más elevada que el segundo; si los ponemos en contacto y los suponemos enteramente aislados de toda influencia exterior, sabemos que, a la larga, sus temperaturas se igualarán. Pero, ¿cómo tiene lugar este proceso? ¿Qué sucede desde el momento en que se ponen en contacto hasta aquel en que equilibran su temperatura? Nos viene a la mente de inmediato la imagen del calor que “fluye” de un cuerpo al otro, por semejanza con el paso del agua de un nivel superior a otro inferior. Esta imagen, por primitiva que sea, parece concordar con muchos hechos, y puede establecerse la analogía siguiente: Cantidad de agua — Cantidad de calor Nivel superior — Temperatura más elevada Nivel inferior — Temperatura más baja. El flujo continúa hasta que en ambos niveles, es decir, ambas temperaturas, se igualan. Esta concepción, ingenua si se quiere, es de gran utilidad en las consideraciones cuantitativas. En efecto, si se mezclan ciertas cantidades de agua y alcohol, cuyas masas, temperaturas iniciales y calores específicos se conocen, se puede calcular, de acuerdo con el punto de vista adoptado, la temperatura final de la mezcla. Inversamente la determinación de la temperatura final nos permite, empleando procedimientos de álgebra, hallar la relación de los calores específicos de dos cuerpos. El concepto de calor introducido aquí resulta similar a otros conceptos físicos. El calor es, de acuerdo con nuestro punto de vista, una especie de sustancia que juega un papel análogo al de la materia en la mecánica. Su cantidad puede cambiar o no, como el dinero: ahorrándolo o gastándolo. El capital guardado en una caja fuerte se conservará sin variación mientras permanezca cerrada; se conservarán las cantidades de masa y de calor en un cuerpo aislado. Un “termo” ideal haría el papel de una caja fuerte. Y así como la masa de un sistema aislado permanece invariable, aun cuando tenga lugar una transformación química, así se conserva el calor a pesar de pasar de uno a otro cuerpo. Incluso cuando el calor no se use para elevar la temperatura de un cuerpo sino para fundir el hielo o vaporizar el agua, es posible considerarlo como una sustancia al recuperarlo enteramente, congelando el agua o condensando el vapor. Los antiguos nombres de calores latentes de fusión y de vaporización, indican que se originaron considerando calor como una sustancia. El calor latente está temporalmente escondido, como dinero guardado en una caja, pero utilizable si conoce la combinación de la cerradura. Albert Einstein y Leopold Infeld. “La evolución de la Física.” 1. ¿Por qué el sentido del tacto no es fiable a la hora de determinar la temperatura? 2. Si dos objetos se dejan en contacto durante cierto tiempo, ¿acabarán conteniendo la misma cantidad de calor? Explica tu respuesta. 3. ¿Por qué se necesita más tiempo para hacer hervir 5 litros de agua que solo 1 litro? 4. ¿Cómo se pueden calcular los calores específicos de las diferentes sustancias? 5. Explica el significado de las siguientes palabras, en el contexto de la lectura: a) Cualitativo b) Evidente c) Discrepantes d) Dilucidar e) Caracteriza f) Concepción g) Análogo h) Latente

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LECTURAS DE LA PLATAFORMA MOODLE •

Motores de vapor titánicos

SUGERENCIA DE TRABAJOS TIC Se organiza la clase en grupos de 4 o 5 (o dos parejas con el mismo tema). A cada equipo se le asignará una situación problemática, de las siguientes: 1. Vivimos cerca de una calle con mucho tráfico. Además, hay bares que en las noches de verano son muy ruidosos. ¿Qué reformas podríamos realizar en la vivienda para reducir este problema? 2. Nuestra vivienda está orientada al sur, por lo que da mucho el sol. Además, es la última planta de un bloque de pisos y por todo ello, en verano hace mucho calor. Queremos instalar aire acondicionado, pero no queremos gastar mucho en la factura de la luz. ¿Qué podemos hacer? 3. Tenemos una segunda vivienda en el campo, en una zona montañosa. Es una casa antigua de una sola planta con gruesos muros de piedra. Durante el invierno hace mucho frío en el interior de la casa, y se condensa la humedad en las paredes, por lo que las pinturas continuamente se estropean. Tiene una chimenea de leña, pero no nos gusta el olor a humo, y sólo calienta el salón. ¿Qué solución podemos darle a este problema? 4. Vamos a construirnos una casa, pero los vecinos nos advierten de que en sus casas tienen problemas con la humedad. La humedad dentro de la casa puede producirnos problemas de alergia, ya que varias personas de la familia son alérgicas. ¿Qué sistema de calefacción es recomendable instalar y qué otras recomendaciones debemos seguir para reducir la humedad? 5. Hemos comprado un piso donde todo funciona con electricidad: calefacción, calentador de agua, cocina vitrocerámica, electrodomésticos de todo tipo... El problema es que la factura de la luz es demasiado cara. ¿Podríamos cambiar alguna de las instalaciones o electrodomésticos para reducir la factura? Para encontrar la mejor solución, navegarán por las pestañas que ofrece esta página www.viviendasaludable.es, visitando todas las que tengan algo que ver con el problema propuesto. Luego debatirán cuáles son las mejores soluciones al problema propuesto. Finalmente, cada equipo elaborará un pequeño informe con las distintas opciones que han encontrado, comparando las ventajas de cada una. El profesor seleccionará a uno o dos alumnos/as de cada equipo para que expongan en clase sus conclusiones.

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COMPRENDER LA FACTURA DE LA LUZ Para contestar a estas preguntas se debe tener a la vista una factura reciente de la luz 1. Observa el periodo de facturación. La factura ¿es por un mes o por dos meses? 2. Observa el consumo en kWh. ¿Son lecturas reales o estimadas? 3. Observa la gráfica de consumo en facturas anteriores. La factura que estamos analizando ¿es de las más elevadas o de las más bajas? 4. ¿Puedes explicar a qué puede deberse que existan grandes variaciones entre unas facturas y otras? 5. Observa el apartado de facturación. ¿Cuál es el precio de cada kWh consumido? 6. ¿Cuál es la potencia contratada en kW? 7. ¿Cuál es el precio de cada kW contratado? 8. Este precio ¿es por día o por mes? 9. ¿Qué otros conceptos se cobran, aparte del consumo y la potencia? 10. ¿Qué % de IVA se aplica en esta factura? 11. ¿Qué otra información aparece en esta cara de la factura? 12. Observa la otra cara de la factura. ¿Qué % de electricidad se obtiene de fuentes renovables en España? 13. De entre las fuentes no renovables, ¿cuál es la que más electricidad aporta en España? 14. ¿Qué tipo de impacto medioambiental es causado por el CO2? 15. ¿Qué se podría hacer para disminuir las emisiones de CO2? 16. ¿Qué tipo de centrales producen residuos radiactivos?

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TEMA 3 LUZ Y SONIDO Objetivos didácticos básicos:

Conocer el concepto de onda y de movimiento vibratorio, diferenciando la transmisión de materia de la transmisión de energía.

2. 3. 4.

Nombrar diversos ejemplos de ondas longitudinales y transversales, mecánicas y electromagnéticas.

5. 6. 7.

Diferenciar eco y reverberación.

Diferenciar las fuentes de luz térmicas (Sol, fuego, bombilla incandescente) de las electrónicas (LED, bombilla fluorescente).

Explicar la emisión del sonido (altavoces, voz humana) y la recepción del mismo (micrófonos, oído). Relacionar las características del sonido (intensidad, tono y timbre) con las características de la onda sonora (amplitud, frecuencia y forma de la onda). Relacionarlas también con las unidades de medida: decibelios y herzios. Conocer el concepto y utilidades de los Infrasonidos y ultrasonidos. Diferenciar el concepto de contaminación acústica de un mero sonido intenso. Identificar algunas fuentes comunes de contaminación acústica. Explicar los efectos de la contaminación acústica, aparte de daños en el oído.

9. Conocer las ondas que forman el espectro electromagnético y sus principales aplicaciones. 10. Realizar cálculos de tiempo y distancia utilizando la velocidad del sonido y de la luz (fórmula del movimiento uniforme). 11. Conocer cómo se descompone la luz en colores. Reflexión y absorción de luz por parte de los objetos, según el color que tengan, con especial incidencia en los objetos negros y blancos.

12. Describir

el tamaño de las sombras y penumbras formadas por focos de luz puntuales o extensos. Aplicar estos conocimientos a los eclipses de Sol y Luna.

13. Diferenciar reflexión y refracción. Diferenciar reflexión difusa y especular. Diferenciar lentes convergentes y divergentes. Nombrar algunas aplicaciones prácticas de la reflexión y refracción.

14. Identificar la misión de las distintas partes del ojo en el proceso de la visión. Posibles ampliaciones:

1. 2. 3.

Medida de grandes distancias en el espacio utilizando la velocidad de la luz: segundo-luz, minuto-luz, hora-luz, año-luz. Leyes de la reflexión y de la refracción (rayo incidente, ángulo de incidencia, normal, etc.) Comparar el funcionamiento del ojo con el de una cámara fotográfica.

Criterio de evaluación nº 3. Explicar fenómenos naturales referidos a la transmisión de la luz y del sonido y reproducir algunos de ellos teniendo en cuenta sus propiedades. Este criterio intenta evaluar si el alumnado es capaz de: • utilizar sus conocimientos acerca de propiedades de la luz y el sonido como la reflexión y la refracción, para explicar fenómenos naturales, aplicarlos al utilizar espejos o lentes • justificar el fundamento físico de aparatos ópticos sencillos y diseñar o montar algunos de ellos como la cámara oscura. • Comprender la repercusiones de la contaminación acústica y lumínica y la necesidad de su solución.

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CONCEPTO DE ONDA Una onda es la propagación de energía sin transporte de materia. Cuando se produce una perturbación en un medio (por ejemplo, un trueno) ésta se propaga en todas las direcciones a una velocidad constante, pero la materia (el aire) no se desplaza. Sin embargo, la onda va perdiendo intensidad conforme se va alejando del foco emisor. Hay dos tipos principales de ondas: • ONDAS MECÁNICAS: las que necesitan materia para propagarse. Entre ellas tenemos el sonido, las olas del agua, las ondas sísmicas... En ellas, las moléculas van chocando unas contra otras y van transmitiendo la onda. Estas ondas, a su vez, pueden ser de dos tipos:

◦ LONGITUDINALES: si las moléculas vibran en la misma dirección de propagación de la onda. Por ejemplo el sonido y las ondas P (primarias) de los terremotos. ◦ TRANSVERSALES: si las moléculas vibran en dirección perpendicular (formando 90º) con la dirección de propagación de la onda. Ejemplo: olas del agua y ondas S (secundarias) de los terremotos. •

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS: las que se pueden propagar a través del vacío. Entre ellas tenemos la luz, los rayos X, las ondas de radio... Todas ellas son transversales y en ellas intervienen fuerzas eléctricas y magnéticas, que se utilizan tanto para producirlas como para detectarlas. Las ondas tienen tres características principales: • AMPLITUD: corresponde a la anchura del movimiento de las partículas (si hablamos de ondas mecánicas). Una onda más intensa tiene mayor amplitud. •

•

LONGITUD DE ONDA λ: es la distancia entre una perturbación y la siguiente, por ejemplo, entre una cresta de una ola y la siguiente.

FRECUENCIA f: es el número de ondas que pasan por un determinado lugar en cada segundo. Está relacionada con la longitud de onda (a mayor longitud de onda, menos frecuencia, como es lógico) y con la velocidad (a mayor velocidad, mayor frecuencia) mediante la siguiente fórmula:

f=v/λ La frecuencia se mide en herzios (Hz) que corresponde a una vibración por segundo. Las ondas electromagnéticas pueden transportar millones de vibraciones por segundo, por lo que se necesitan múltiplos del herzio, como el kiloherzio (kHz) o el megaherzio (MHz). Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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PRODUCCIÓN Y RECEPCIÓN DEL SONIDO El sonido (al igual que el resto de las ondas mecánicas) se origina a partir de una vibración. El objeto que vibra golpea las moléculas de aire de su alrededor. Dicho objeto vibrante puede ser nuestras cuerdas vocales, la cuerda de un violín o guitarra, los labios de un trompetista, la pestaña de un clarinete, el parche de un tambor, la membrana de un altavoz, etcétera. La vibración llega hasta nuestro oído, donde una membrana (el tímpano) se pone a vibrar. Para recibir más cantidad de ondas tenemos el pabellón auditivo (oreja). Si pruebas a escuchar con un embudo, verás que escuchas mucho mejor. El tímpano transmite su vibración a una cadena de huesecillos, los más pequeños del cuerpo humano, hasta el caracol o cóclea, una estructura llena de líquido y con pelillos sensoriales en su interior. El caracol transmite la sensación del sonido hasta el cerebro a través del nervio auditivo. Los micrófonos imitan el funcionamiento del oído. Tienen una membrana a semejanza del tímpano, que cuando se mueve produce una corriente eléctrica que viaja por el cable, que equivale al nervio auditivo. VELOCIDAD DE LA LUZ Y DEL SONIDO La luz es mucho más rápida que el sonido: 300 000 km/s (kilómetros por segundo) en el vacío. Para distancias normales, dentro de la Tierra, se puede decir que la luz es prácticamente instantánea. Cuando la luz penetra en un medio transparente (agua, vidrio, etc), su velocidad se reduce. Nada puede ir más rápido que la luz en el vacío, según explicó Einstein en su Teoría de la Relatividad. El sonido tiene una velocidad en el aire de 340 m/s (metros por segundo), aproximadamente, ya que depende de la temperatura. En medios más densos (líquidos y sólidos) el sonido va mucho más rápido, al revés que la luz. Velocidad del sonido Velocidad de la luz Vacío

300 000 km/s

Aire

340 m/s

300 000 km/s

Agua

1600 m/s

225 000 km/s

Acero

6000 m/s

Para resolver problemas con la velocidad de la luz y del sonido debemos emplear la siguiente fórmula:

e=v·t Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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v = velocidad

e = espacio o distancia recorrida

t = tiempo transcurrido

Las unidades que debemos emplear en el espacio y el tiempo dependen de las unidades de la velocidad. Nunca debemos mezclar unidades diferentes. Por ejemplo, si la velocidad está en km/s, el espacio debemos darlo en kilómetros y el tiempo en segundos. En el caso de que nos pidan el tiempo, simplemente tenemos que despejarlo:

t=e/v

REFLEXIÓN DEL SONIDO El sonido se refleja (es decir, rebota) al chocar contra un obstáculo y produce dos fenómenos:

•

ECO: si nuestro oído puede distinguir el sonido inicial y el reflejado, para lo que deben estar separados al menos una décima de segundo (0'1 segundos). Si realizas los cálculos, verás que el obstáculo debe estar situado a una distancia mínima de 17 metros, en el aire. El eco es utilizado por el SONAR de los barcos para detectar la profundidad del océano o los bancos de peces. Para ello el barco emite una onda sonora que rebota en el obstáculo, mientras el aparato cronometra el tiempo que tarda en llegar, de donde se deduce la distancia. Normalmente se hace un barrido en 360º alrededor del barco, lo cual se proyecta en una pantalla redonda con un rayo que va dando la vuelta (lo habrás visto en muchas películas).

•

REVERBERACIÓN: si el sonido inicial y el reflejado se mezclan, produciendo un ruido confuso difícil de entender. Este fenómeno es muy molesto en salas de cine, conciertos, conferencias, etcétera. Para evitarlo se deben colocar materiales que absorban el sonido, como cortinas, moquetas, corcho... materiales blandos en general.

CUALIDADES DEL SONIDO Los distintos sonidos que escuchamos se pueden diferenciar en tres cualidades: 1. INTENSIDAD O VOLUMEN: se mide en decibelios (dB). Por ejemplo, en un lugar Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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silencioso, como un bosque, el sonido ambiental ronda los 20 dB. Los sonidos de más de 85 dB son molestos y a partir de 140 dB pueden resultar incluso dolorosos. 2. TONO O ALTURA: diferencia los sonidos graves y agudos. Corresponde con la frecuencia: a más agudo, más frecuencia. Los sonidos de más de 20 000 Hz son inaudibles por el ser humano y se llaman ultrasonidos. Tampoco pueden percibirse los sonidos por debajo de 20 Hz que se llaman infrasonidos. Sin embargo, algunos animales pueden percibir los ultrasonidos, como los delfines y murciélagos, los cuales los utilizan para comunicarse o para orientarse en la oscuridad. La tecnología también utiliza los ultrasonidos en la ecografía, por ejemplo, calculando la distancia a la que está el feto por el tiempo que tarda en regresar el eco, y transformándolo en imagen mediante un ordenador. 3. TIMBRE: diferencia la fuente del sonido. Corresponde con la forma de la onda.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Es el conjunto de ondas electromagnéticas semejantes a la luz, ordenadas de mayor a menor longitud de onda. Todas ellas se mueven a la misma velocidad en el vacío y son las siguientes: 1. ONDAS DE RADIO: son las ondas que producen las emisoras de radio y televisión. Estas ondas se reflejan en la ionosfera o son reemitidas por satélites geoestacionarios o estaciones repetidoras, hasta que llegan a nuestros receptores: los aparatos de radio y de televisión. Estos aparatos necesitan una antena que capta las ondas y las convierte en impulsos eléctricos, que más tarde se transforman en sonido o luz. Las ondas de radio, por tanto, son invisibles e inaudibles. Su longitud de onda puede tener varios kilómetros. Cuanto mayor sea la longitud de onda, mayores obstáculos podrá bordear, como montañas. 2. MICROONDAS: estas ondas se utilizaron primeramente para el radar, y más tarde encontraron aplicaciones en hornos y también en comunicaciones (teléfonos móviles). Su tamaño es de algunos centímetros. 3. INFRARROJOS: estas ondas transportan calor emitido por objetos calientes. Permiten ver en la oscuridad y ver la temperatura de la piel, detectando algunas enfermedades que suelen ir acompañadas de enrojecimiento y calor, como la inflamación de articulaciones. Su longitud de onda es menor de 1 milímetro. 4. LUZ VISIBLE: es la única radiación electromagnética que podemos ver. Su longitud de onda está comprendida entre 700 y 400 nanometros (es decir, 0'7 y 0'4 micras, donde una micra es la millonésima parte del metro, el tamaño aproximado de una célula). Por tanto, las células son los objetos más pequeños que podemos ver con la luz normal, ya que los átomos por ejemplo son bordeados por la luz y no dejan ninguna sombra que se pueda ver (del mismo modo que un poste pinchado en mitad del mar es bordeado por las olas). La luz visible, a su vez, está formada por diversos colores, de mayor a menor longitud de onda son los siguientes: rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta. De ahí el nombre de las ondas más parecidas a la luz: la infrarroja, que es parecida a la luz roja, y la ultravioleta, que es parecida a la luz violeta. 5. ULTRAVIOLETA: las radiaciones de menor longitud de onda que la luz son dañinas para la salud. Concretamente, los rayos ultravioleta son los que producen quemaduras de sol en la piel y, como la piel tiene memoria, si se producen repetidas quemaduras, se puede producir cáncer de piel, uno de los cánceres más mortíferos. Por tanto debemos tomar precauciones: aplicar siempre protección solar, sobre todo entre las 12 y las 4 de la tarde, en los días en los Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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que el índice UV se encuentra más alto (entre mayo y julio, alrededor del solsticio). También es conveniente usar gafas de sol con filtro UV, ya que las baratas que no tienen este filtro sólo consiguen que la pupila se abra aún más y que el ojo quede más desprotegido. Los rayos UV tienen una longitud de onda de varios nanometros. 6. RAYOS X O RAYOS ROENTGEN: son rayos muy energéticos que atraviesan la mayor parte de las sustancias. Por eso se utilizan para sacar fotos de los huesos y de algunos órganos (aunque en este caso normalmente es necesario introducir un líquido de contraste que absorbe los rayos). Los especialistas que sacan las radiografías deben protegerse adecuadamente detrás de una pantalla de plomo. Su longitud de onda es menos de 1 nanómetro. 7. RAYOS GAMMA: son rayos tremendamente energéticos, emitidos sólo por explosiones nucleares, por ejemplo en la bomba atómica o en las estrellas. Es difícil detenerlos, porque atraviesan casi todos los materiales, y producen terribles mutaciones en los embriones, y cáncer en los adultos.

PRODUCCIÓN, REFLEXIÓN Y RECEPCIÓN DE LA LUZ La luz es emitida por dos tipos de objetos: • Objetos muy calientes, como el Sol, el fuego, una bombilla de filamento, etc. Cuando los objetos se calientan, la longitud de onda de la radiación que emiten va siendo cada vez más corta. El hierro cuando está próximo a fundirse emite una luz rojiza y se dice que está “al rojo vivo”. Cuando no está tan caliente, no emite luz visible, pero emite radiación infrarroja. Si está muy caliente, se pone de color blanco, al superponerse todos los colores. El fuego azul del butano está mucho más caliente que el fuego rojo del carbón. •

Dispositivos electrónicos. Estos objetos emiten “luz fría” (LEDs, bombillas fluorescentes) que surge de los movimientos de electrones dentro de los átomos. Al emitir muy poco calor, estos dispositivos aprovechan mucho mejor la energía eléctrica, por lo que su consumo es bajo, comparados con las bombillas de incandescencia.

Para poder ver un objeto, la luz tiene que reflejarse en él. • Los objetos blancos reflejan toda la luz que les llega: por eso las pantallas de proyección son blancas. Si a un objeto blanco le llega luz de color, ese será el color que veamos. También por eso en Andalucía las casas se pintan típicamente de blanco. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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Por el contrario, los objetos negros absorben toda la luz que les llega, y la convierten en calor. Por eso se pintan de negro las placas solares, y la ropa negra en invierno es más calentita. Un objeto completamente negro en realidad no se ve más que su contorno o silueta. Los agujeros negros se llaman así porque absorben también toda la luz y no pueden verse directamente con un telescopio.

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Los objetos de color tienen pigmentos que absorben algunos colores y reflejan otros. Por ejemplo, un objeto verde absorbe el rojo, el naranja y el violeta, pero refleja el amarillo, el verde y el azul, y de ahí su color verde. Pero si un objeto verde se ilumina con luz roja, se verá negro, porque absorbe toda la luz que le llega.

La reflexión puede ser especular o difusa. La reflexión difusa es la más normal, y nos permite ver los objetos. La reflexión especular se produce en objetos de superficie muy pulida y permite ver una imagen reflejada en ellos. Sólo en el caso de reflexión especular se cumple la ley de la reflexión, que dice que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Hay tres tipos de espejos: • Espejo plano, la imagen es del mismo tamaño, pero invertida. • Espejo cóncavo: imagen aumentada (espejos de tocador) • Espejo convexo: imagen reducida (espejos retrovisores) respectivamente. LA REFRACCIÓN DE LA LUZ: LAS LENTES Y LA VISIÓN. Cuando la velocidad de la luz se reduce al entrar en un objeto transparente, la dirección del rayo se dobla. Este fenómeno se conoce como refracción. La ley de la refracción dice que cuando la luz entra en un medio más denso, por lo general el ángulo disminuye, es decir, el ángulo de refracción es menor que el ángulo de incidencia. Lo contrario cuando la luz sale a un medio menos denso.

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Las lentes convergentes son objetos construidos con caras convexas, con el centro más grueso que los bordes, de modo que los rayos refractados se concentran en un punto llamado foco. Con las lentes convergentes los objetos se ven más grandes, como una lupa o unas gafas de hipermetropía.

Las lentes divergentes están construidas con caras cóncavas, es decir, son más delgadas por el centro que por los bordes. Cuando los rayos de luz las atraviesan, se separan como si vinieran de un punto imaginario llamado foco. Con ellas, los objetos se ven más pequeños, como unas gafas de miopía. Cuando la luz llega a nuestro ojo, lo primero que encuentra es el el iris, que es un músculo que abre y cierra la pupila, para regular la cantidad de luz. Luego la luz pasa por una lente convergente, llamada cristalino, que concentra los rayos de luz en el fondo del ojo, llamado retina. Allí se forma una imagen invertida, que excita unas células llamadas conos (para la visión en color) y bastones (para detectar pequeñas cantidades de luz). Estas células envían una señal al cerebro, a través del nervio óptico. •

Si los rayos no convergen exactamente en la retina, la imagen se ve borrosa, es decir, desenfocada. Hay varios defectos de la vista que se pueden corregir con gafas: • Si los rayos convergen antes de llegar a la retina, el ojo es miope, o sea, que no puede enfocar a los objetos lejanos, y necesita una lente divergente, para que los rayos tarden un poco más en converger. •

Si los rayos convergen detrás de la retina, el ojo es hipermétrope, o sea, que no puede enfocar a los objetos cercanos, y necesita una lente convergente, para ayudarle a los rayos a converger antes.

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Si la córnea no es perfectamente esférica, se produce un defecto llamado astigmatismo.

Con la edad, a partir de unos 45 años, el cristalino pierde flexibilidad, y ya no puede enfocar a los objetos cercanos. Se llama presbicia o vista cansada, y se necesitan gafas convergentes para ver de cerca. Las cámaras de fotos son una imitación del ojo humano. También tienen un diafragma que se abre y se cierra para dejar pasar la luz. Luego, con una lente llamada objetivo, la luz se concentra en una pantalla recubierta de fotocélulas sensibles, similares a los conos y bastones. Cada fotocélula registra un píxel de la imagen, que queda grabado en la memoria de la cámara, que sería el equivalente al cerebro. •

Otros instrumentos ópticos construidos con lentes son el microscopio y el telescopio. SOMBRAS Y PENUMBRAS Si tenemos un objeto opaco (que no deja pasar la luz) y un foco puntual (muy pequeño), se producirá una sombra, es decir, una zona a la que no llega ningún rayo de luz. La sombra será de mayor tamaño que el objeto. Si el foco es extenso y mayor que el objeto, o hay varios focos, entonces habrá zonas de penumbra donde lleguen algunos rayos de luz pero no todos. La sombra será reducida o incluso inexistente. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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Podemos aplicar esto a los eclipses: • En el eclipse de Sol, la sombra de la Luna es más pequeña que ésta, por lo que serán muy pocos los lugares de la Tierra donde se vea el eclipse total. En cambio la penumbra será extensa y desde ella se observará un eclipse parcial. • En el eclipse de Luna, la sombra de la Tierra es un cono alargado. Si la Luna entra dentro de este cono, no recibirá la luz del Sol y quedará oscura, aunque puede verse ligeramente rojiza al reflejar la luz proveniente de la Tierra. Este eclipse será visible desde todos los puntos de la Tierra en que sea de noche.

Problemas relacionados con la velocidad de la luz y del sonido 1.

Durante una tormenta hemos cronometrado 5 segundos entre el relámpago y el trueno. ¿A qué distancia ha caído el rayo?

Un petardo de feria explota a 680 m de altura. ¿Qué diferencia de tiempo observaremos entre la luz y el sonido?

Al situarnos frente a una pared observamos que el eco se escucha 0'8 segundos después. ¿A qué distancia se sitúa la pared?

¿Cuánto tiempo tarda en escucharse el eco, si la montaña está a 1700 m de distancia?

Un barco pesquero utiliza el sónar para localizar bancos de peces. Si el ultrasonido tarda 6 segundos en volver, ¿a qué distancia en km se encuentra el banco?

La Luna está situada aproximadamente a 360.000 km de la Tierra. Si enviamos un rayo láser a un espejo situado en la superficie de la Luna, ¿qué tiempo tardará en volver?

Marte, en su máxima aproximación a la Tierra, está situado a unos 75 millones de kilómetros. Si en el futuro conseguimos enviar astronautas a su superficie, nos enviarán un mensaje por ondas de radio. ¿Qué tiempo mínimo tardará en llegarles la respuesta?

La luz del Sol tarda unas 4 horas en llegar al planeta Neptuno ¿A cuántos millones de kilómetros del Sol se encuentra este planeta?

Vemos pasar un avión por encima de nuestra cabeza, volando a 10200 metros de altitud. ¿Cuánto tiempo tardaremos en escuchar el sonido?

10. El eco de nuestras pisadas se escucha 1’2 segundos más tarde. ¿A qué distancia se encuentra la pared? 11. ¿Qué tiempo tardan en escucharse los fuegos artificiales, si los lanzan desde 850 m de distancia? 12. Una locomotora, que se encuentra a 2,72 km, emite un silbido. Un indio tiene puesta su oreja en la vía, por la que el sonido viaja a 5000 km/s. ¿Cuánto tiempo pasa desde que oye la vibración por la vía hasta que oye el silbido por el aire?

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13. Un sonar emite un ultrasonido y recibe el eco del fondo del mar 4 segundos más tarde. Si la velocidad del sonido en el agua es de 1500 m/s, ¿a qué profundidad está el fondo? 14. Un testigo ve el fogonazo de un disparo en la oscuridad de la noche y, dos segundos más tarde, escucha el estampido. ¿A qué distancia se ha producido el disparo? 15. ¿A qué distancia ha caído un rayo si el trueno se escucha 4 segundos más tarde? 16. Mediante un espejo situado en la Luna, se puede conocer la distancia a la que se encuentra cronometrando el tiempo que tarda un destello de luz láser en ir y volver a la Tierra. Si el destello ha tardado 2,4 segundos, ¿a qué distancia se encuentra la Luna? 17. La luz del Sol tarda cinco horas y media en viajar hasta Plutón. ¿A cuántos kilómetros se encuentra? 18. Un avión vuela a 6,8 km de altura. ¿Cuánto tiempo tardará en escucharse el sonido de sus motores? 19. Entre el relámpago y el trueno de una tormenta han transcurrido 4,5 segundos. ¿A qué distancia ha caído el rayo? 20. Mercurio se encuentra a 60 millones de km del Sol. ¿Cuánto tiempo tarda la luz en viajar hasta él? 21. ¿Qué longitud tiene una tubería de hierro si el sonido de un golpe asestado a un extremo se oye en el otro extremo a los 0,82 segundos? Dato: v = 5500 m/s

Problemas relacionados con la frecuencia y la longitud de onda 22. ¿Cuántas veces vibra en un minuto un diapasón de 340 Hz? ¿Cuál es la longitud de onda del sonido producido? 23. ¿Cuál es la frecuencia de un diapasón que vibra 10 veces en 0,1 segundos? 24. ¿Cuál es la frecuencia de una onda de radio de 3 km? 25. ¿A qué velocidad se mueve una onda de 10 m de longitud y 30 Mhz de frecuencia? ¿Se trata de una onda sonora o lumínica? 26. ¿Con qué frecuencia debe oscilar una corriente eléctrica para producir una onda de radio de 3 km de longitud?

Cuestiones relacionadas con las propiedades del sonido y la luz y con la contaminación acústica 27. ¿Por qué el sonido no se transmite en el vacío? Además de la luz, ¿qué otras ondas se transmiten por el vacío? 28. En las películas de ciencia-ficción como la Guerra de las Galaxias, se ven las naves espaciales estallando en llamas en el espacio, mientras emiten un sonido ensordecedor. Explica por qué esto no es posible desde el punto de vista científico. 29. Una persona está sorda por rotura de tímpano, otra por defecto en la cadena de huesecillos y otro por daño en el nervio auditivo. ¿Se podrían solucionar estos problemas? ¿Cuál es más grave? 30. Una avión al despegar produce un sonido de 140 db. ¿Qué significa esta abreviatura y qué mide? ¿Qué puede producir un sonido como éste al llegar a nuestro oído? 31. Un sonido tiene doble frecuencia que otro. ¿Cómo lo percibe nuestro oído? 32. En una clase no se entiende bien al profesor cuando habla, porque reverbera o retumba el sonido. ¿A qué se debe este fenómeno y qué podríamos instalar en la clase para evitarlo? 33. Los murciélagos se orientan en la oscuridad gracias a los ultrasonidos que emiten. Explica cómo lo hacen. 34. ¿Por qué las casas en Andalucía se suelen pintar de blanco, mientras que las placas solares se pintan de negro? 35. ¿Por qué una pizarra se ve de color verde, si la luz que le da es blanca? ¿De qué color se vería si la iluminamos con luz roja? ¿Y de qué color se vería lo que escribimos en la pizarra con tiza blanca?

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36. En una pizarra blanca escribimos con rotulador negro. ¿De qué color se verá la pizarra y lo que hemos escrito si lo iluminamos con luz azul? 37. ¿En qué se diferencia la sombra de un objeto iluminado con un foco puntual de otro objeto iluminado con un foco de cierto tamaño? 38. ¿Por qué los eclipses parciales de Sol son mucho más frecuentes que los eclipses totales? 39. ¿Cómo se ve la Luna, en las horas previas a un eclipse de Luna, cuando ésta se introduce en la zona de penumbra de la Tierra? 40. Cita ejemplos de fenómenos que pueden ocurrir en tu casa, en los que se observe la reflexión o la refracción de la luz. 41. ¿En qué se diferencia la reflexión que se produce en los espejos de la que se produce en el resto de los objetos? 42. ¿Qué tipo de espejo se coloca en las esquinas de las calles? ¿Y en ciertos colectores solares? 43. Cita algunas aplicaciones prácticas de las lentes convergentes o divergentes. 44. ¿Qué fenómeno explica que las piscinas parecen menos profundas cuando las observamos desde fuera?

ACTIVIDADES PROCEDIMENTALES Identifica y describe los defectos de la visión que aparecen en estas imágenes y los tipos de lente que se utilizan para corregirlos.

(A)

(B)

Completa el texto con las palabras adecuadas: El oído externo recibe también el nombre de ___________________ y esta es la parte que se puede ver. El sonido viaja en ondas invisibles a través del aire y el oído externo los recoge. Después de entrar, el sonido viaja por el ________________________ antes de llegar al oído medio. La función del ____________________ es recoger las ondas de sonido que recibe del oído externo, convertirlas en vibraciones y llevarlas hasta los tres huesos más pequeños y delicados del cuerpo llamados _________________ , ________________ y _________________. Estos tres huesos transfieren estas vibraciones a la ____________, un conducto pequeño y enroscado en el oído interno que está llena de líquido y recubierta de células con miles de pelitos en la superficie. Y cuando esos pelitos se mueven, convierten entonces las vibraciones en señales nerviosas para que el _________________ pueda comprender el sonido. El oído medio está conectado a la parte posterior de la nariz por un conducto estrecho llamado ______________________ que permanece cerrado a menos que bosteces o tragues.

Elabora un mapa conceptual con los siguientes conceptos: VIBRACIÓN ONDAS MATERIA MECÁNICAS ELECTROMAGNÉTICAS

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LUZ

ENERGÍA

VACÍO SONIDO

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Asocia las dos columnas. Hay una palabra de cada columna que no debes utilizar. 1.

Frecuencia

lente

Rayos X

herzios

Ultrasonidos

ecografía

Refracción

peligro

Amplitud

eclipse

Reverberación

intensidad

Penumbra

espejo

Asocia las dos columnas 1. Contaminación acústica

Refleja toda la luz

2. Timbre

Imagen aumentada

3. Agudo

Problemas de salud

4. Lente convergente

Absorbe toda la luz

5. Lente divergente

Imagen simétrica

6. Espejo

Rayos dispersados

7. Nieve

Origen del sonido

8. Carbón

Tono

SUGERENCIA DE TRABAJOS TIC Se divide la clase en parejas o tríos. Se le asigna a cada grupo un tipo de onda electromagnética, para que investigue sobre él y elabore un trabajo: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

ONDAS DE RADIO Y TELEVISIÓN MICROONDAS INFRARROJO LUZ VISIBLE ULTRAVIOLETA RAYOS X RAYOS GAMMA

Los alumnos investigarán en internet, seleccionando, en relación con la onda asignada: • Descubrimiento (en el caso de la luz visible, descubrimiento de la descomposición de la luz blanca en colores) • Longitud de onda • Aplicaciones • Peligrosidad El trabajo se presentará como texto con una extensión máxima de dos carillas, letra Times New Roman o similar, 12 puntos, interlineado 1 ½, márgenes estándar.

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DEMASIADO RUIDO (CONTAMINACIÓN ACÚSTICA) España es el segundo país afectado, tras Japón El máximo nivel de ruido tolerado por el oído humano, según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) es de 78 decibelios (dB), que equivale al ruido en el interior de un coche en marcha. Sobre esa base, la OMS ha determinado que 3 de cada 4 ciudadanos están expuestos a un nivel de ruido excesivo. La franja entre 55 y 65 dB se considera de incomodidad acústica. España es, tras Japón, el país con el índice de población más alto del mundo expuesto a altos niveles de ruido. Los factores del ruido que influyen de forma más determinante en el aparato auditivo sonla intensidad, la frecuencia, el tiempo y el tipo de exposición. A partir de los 78 dB, y en función del tiempo de exposición, se puede empezar a deteriorar el oído. Con 15 minutos de audición, a partir de los 100 decibelios -el ruido de una motosierra- se empiezan a producir lesiones pequeñas pero de carácter irreversible, como la pérdida de la capacidad de distinguir los tonos más agudos. Existe la falsa creencia de que los ruidos con cadencias armónicas no producen lesiones en el aparato auditivo. Sin embargo, toda agresión acelera el proceso natural de pérdida de audición. A partir de 85 dB (el ruido de un molinillo eléctrico) se produce fatiga auditiva, que si es continua causará sordera o disminuirá la audición en un plazo más o menos largo. Uno de los principales problemas con que se encontrarán los otorrinos en el futuro será el derivado de las audiciones a alto nivel. Mientras en medios laborales se están tomando medidas preventivas, la contaminación acústica en los conciertos de rock, discotecas e incluso en la calle está causando un daño cuyos efectos se verán tarde o temprano. Una intensidad de 105 dB (que es la de un walkman) durante una hora produce lesiones irreparables en el sentido auditivo. Para el daño solo se necesita tiempo. De igual manera ocurre en las discotecas, donde difícilmente el sonido baja de los 120 dB. Dentro de una gran ciudad como Barcelona existen barrios donde el tráfico rodado es continuo las 24 horas del día, principalmente de coches y motos. Por algunas calles del Eixample pasan ocho líneas de autobuses que realizan 2000 viajes diarios. Alrededor de medianoche se lleva a cabo la recogida de basuras con camiones cuyos mecanismos son de elevada intensidad sonora y más tarde, se procede a la limpieza de contenedores en las esquinas de cada cruce. Los locales comerciales existentes provocan un elevado movimiento de carga y descarga para realizar los repartos. Un hospital puede añadir 370 desplazamientos diarios de ambulancias, y un cuartel de bomberos alrededor de 45 salidas al día. Las sirenas de estos servicios superan con facilidad los 100 dB. Sin embargo, se considera que durante el día solo son tolerables niveles de ruido inferiores a 75 decibelios, rebajándose a 65 decibelios por la noche. El ruido no solo crea problemas auditivos. Las personas que viven en una zona de alta sonoridad están sometidas a una continua tortura que les produce insomnio, irritabilidad, fatiga, estrés, dolores de cabeza, agresividad, dificultad de concentración, e incluso espasmos intestinales y taquicardias. Es lo que se conoce como 'síndrome del decibelio'. El coste sanitario por contaminación acústica no está estudiado en España, pero tomando como referencia otros países de la Unión Europea se deduce que al menos el 20% de las consultas psiquiátricas tienen como causa desencadenante o agravante el ruido, y el 15% del absentismo laboral es debido también a alguna de las manifestaciones descritas como 'síndrome del decibelio'. ACTIVIDADES DE COMPRENSIÓN LECTORA 1. A continuación se dan sinónimos de las palabras señaladas con negrita. ¿A qué palabra corresponde cada explicación? (No están en orden) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

2. 3. 4.

Relacionado con el oído __________ No asistir _________ Cansancio ___________ Que no se puede solucionar __________ Medida del volumen de un ruido __________ Capacidad de oír _________ Agradables ___________ Dañar __________ Aparato para escuchar música mientras se camina __________ Relacionado con los hospitales y los médicos __________ Soportado __________ Médicos que estudian el oído ___________ No poder dormir ___________ Daños __________ Influyente __________ Relacionados con el trabajo _____________

Copia las cifras de decibelios que aparecen en el texto, y ordénalas de menor a mayor, indicando a qué tipo de ruido corresponde cada una. ¿Cuáles son las principales fuentes de contaminación acústica? ¿Qué otros problemas, aparte de la sordera, puede producir la contaminación acústica?

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TEMA 4 TERREMOTOS Y VOLCANES Objetivos didácticos básicos:

Conocer las partes en las que se divide el interior de la Tierra, así como el estado físico y temperatura aproximada de cada una, indicando algunas pruebas de que el interior de la Tierra está muy caliente.

Explicar la división en placas de la corteza terrestre, así como su movimiento, a partir de las corrientes de convección del manto. Conocer las principales placas y la situación de España.

Conocer las partes de un volcán y los tipos de productos que expulsa, explicando con ello cuáles son los principales riesgos volcánicos.

Conocer las partes de un terremoto y los aparatos (sismógrafos) y escalas (Richter) que se utilizan para su medición.

Conocer algunos factores que hacen que un terremoto sea más o menos destructivo (localización del terremoto, tipos de edificación, tipo de terreno, etc).

Señalar las zonas de mayor riesgo sísmico y volcánico en España.

Explicar cómo se debe reaccionar en caso de terremoto, para minimizar los daños.

Explicar la formación de cordilleras, por el choque de placas, ya sean continentales u oceánicas. Poner ejemplos en España y en el mundo.

Explicar la formación de dorsales submarinas, por separación de placas.

10. Explicar la formación de pliegues y fallas, debido al movimiento de las placas tectónicas. Posibles ampliaciones:

Identificar “de visu” algunas rocas magmáticas plutónicas (granito) y volcánicas (pumita, basalto) indicando alguno de sus usos.

Identificar “de visu” algunas rocas metamórficas (pizarra, mármol, arenisca, gneis), indicando si se han formado por elevada presión o temperatura.

Criterio de evaluación nº 4. Identificar las acciones de los agentes geológicos internos en el origen del relieve terrestre, así como en el proceso de formación de las rocas magmáticas y metamórficas. Se trata de comprobar que el alumnado: • tiene una concepción dinámica de la naturaleza • es capaz de reconocer e interpretar en el campo o en imágenes algunas manifestaciones de la dinámica interna en el relieve, como la presencia de pliegues, fallas, cordilleras y volcanes. • entiende las transformaciones que pueden existir entre los distintos tipos de rocas endógenas en función de las características del ambiente geológico en el que se encuentran. Criterio de evaluación nº 5. Reconocer y valorar los riesgos asociados a los procesos geológicos internos y en su prevención y predicción. Se trata de valorar si el alumnado es capaz de: – reconocer e interpretar adecuadamente los principales riesgos geológicos internos y su repercusión, utilizando noticias de prensa, mapas y otros canales de información.

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EL INTERIOR DE LA TIERRA La Tierra se divide, de dentro a afuera, en tres partes principales: • Núcleo: tiene una parte exterior líquida que se encuentra a unos 4500 ºC y otra parte interior sólida a unos 5000 ºC. La separación entre la parte sólida y la parte líquida está a unos 5000 km de profundidad. •

Manto: ocupa la mayor parte del interior de la Tierra. Es sólido pero plástico (debido a la presión), por lo que puede fluir. Su parte inferior (a 3000 km de profundidad) está caliente por contacto con el núcleo, lo que produce corrientes de convección ascendentes y descendentes.

•

Corteza: es la parte más superficial de grosor variable, pero muy delgada (mide entre 10 y 60 kilómetros, muy poco comparado con los 6370 km del radio terrestre). Cuando las corrientes ascendentes del manto chocan contra ella, la dividen en trozos llamados placas tectónicas, que se ponen en movimiento flotando sobre el manto. El movimiento de las placas es muy lento (varios centímetros al año) ◦ En los bordes donde las placas se separan (límites divergentes), se produce nueva corteza. Esta corteza nueva es delgada y está cubierta por los océanos. Se denomina CORTEZA OCEÁNICA. Los bordes de las placas que se separan están elevados y forman grandes cordilleras submarinas llamadas dorsales oceánicas. ◦ En los bordes donde las placas chocan (límites convergentes), la corteza se engrosa y forma montañas, que forman parte de la CORTEZA CONTINENTAL.

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Las principales pruebas de que el interior de la Tierra está muy caliente son: • Los volcanes • Las minas, en las que la temperatura aumenta 3 grados cada 100 metros de descenso. Las siete principales placas en las que se divide la corteza son: euroasiática, africana, indoaustraliana, pacífica, norteamericana, sudamericana y antártica, coincidiendo más o menos con los grandes continentes y océanos. Entre ellas hay multitud de placas medianas y pequeñas. Cuando dos placas llevan mucho tiempo juntas se sueldan y forman una sola, como la euroasiática. Incluso hace cientos de millones de años, todos los continentes se encontraban unidos en un supercontinente llamado PANGEA. PARTES Y PELIGROS DE UN VOLCÁN 1. CÁMARA MAGMÁTICA. Es una bolsa de roca fundida, que contiene sólidos, líquidos y gases. Los gases son los que impulsan a salir al magma a través de cualquier grieta. 2. CHIMENEA. Es la grieta o túnel por donde asciende el magma. 3. CRÁTER. Es la boca por donde se expulsan los diversos productos en los que se descompone el magma cuando sale al aire. •

Sólidos: llamados “piroclastos”, son de diversos tamaños: cenizas, lapilli y bombas. Las bombas pueden matar por impacto, pero las cenizas y el lapilli pueden sepultar pueblos enteros, siendo muy peligrosa la acumulacion sobre los tejados.

•

Líquido: llamado lava, forma ríos llamados “coladas de lava”. No se pueden detener, pero su avance es lo suficientemente lento como para salvar las vidas humanas.

•

Gases: los más peligrosos son los más densos que el aire, que se deslizan de forma invisible por la ladera del volcán. Unos son tóxicos y venenosos y otros son “nubes ardientes” a gran temperatura que arrasan con todo lo que puede arder.

4. CONO VOLCÁNICO: es la montaña donde se acumulan los productos expulsados por el volcán. Una vez vacía la cámara magmática, el cono suele derrumbarse, formando una depresión que acabará llenándose de agua, llamada “caldera volcánica”.

DONDE SE FORMAN LOS VOLCANES Y TERREMOTOS Los volcanes y terremotos son mucho más probables en los límites entre placas. Respecto a los volcanes, pueden ocurrir: 1. En las zonas donde se separan dos placas (dorsales). Suelen ser volcanes alargados, muchos de ellos submarinos, que sólo alcanzan la superficie de después de varios años de erupción, formando islas volcánicas como Islandia. Son lavas muy fluidas que no suelen taponar la salida del cráter. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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2. En las zonas donde choca una placa oceánica con otra continental (subducción). La fricción de ambas placas, unida a la presencia de agua, produce la fusión de las rocas. Son volcanes de lava espesa, que forma un tapón que revienta cuando la presión es demasiado elevada, produciendo la destrucción de una gran parte del cono volcánico y la expulsión de toneladas de cenizas al aire. 3. En los puntos calientes. A veces hay una bolsa de magma debajo de la corteza oceánica, lo que produce un volcán submarino y, finalmente, una isla volcánica. Cuando la corteza se mueve, se forman sucesivas islas, todas en línea, formando un archipiélago, como las Islas Canarias. En España, actualmente sólo hay volcanes activos en las Islas Canarias, las cuales se han formado debido a un punto caliente. El movimiento de la placa africana hacia el Este hace que las islas orientales sean las más antiguas, mientras que las occidentales son las más recientes, en particular la Isla del Hierro. Respecto a los terremotos, son más probables en las zonas donde los movimientos relativos de las placas son mayores, sobre todo en zonas de subducción (una placa oceánica se introduce por debajo de una continental) o en fallas transformantes (una placa se desliza junto a otra). Éste último es el caso del movimiento de la placa Euroasiática con respecto a la Africana, en las proximidades de España. PARTES DE UN TERREMOTO La fricción de las placas no suele ser suave, sino que con frecuencia las placas quedan trabadas durante años, acumulando tensión. Cuando ésta sobrepasa el límite, el obstáculo se rompe y las placas se liberan, moviéndose de golpe varios metros. Este brusco movimiento se transmite en forma de ondas sísmicas. 1. HIPOCENTRO. Es el lugar donde se ha roto el obstáculo que bloqueaba las placas. Si está a menos profundidad, el terremoto será más dañino, porque la onda pierde intensidad conforme avanza hacia la superficie y se dispersa por un área mayor. 2. EPICENTRO. Es el primer lugar de la superficie donde se detectan las ondas sísmicas. Es el lugar donde se produce la mayor destrucción, aunque depende del tipo de construcción. Modernamente los edificios se construyen con una estructura flexible que transmite la onda sin derrumbarse. Los terremotos se detectan con aparatos llamados sismógrafos. Estos aparatos dibujan las ondas sísmicas sobre una cinta de papel continuo. Dependiendo de la amplitud de las ondas, los terremotos se clasifican por su magnitud, medida normalmente en la escala de Richter: • Magnitud 2 o menos: no se perciben por el ser humano. • Magnitud 3-4: movimiento de objetos. • Magnitud 5-6: bastante destructivo si el epicentro está cerca de una ciudad. • Magnitud 7-8: muy destructivo en amplias zonas de cientos de kilómetros. • Magnitud 9: máxima magnitud conocida. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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PREVENCIÓN DE RIESGOS VOLCÁNICOS Y SÍSMICOS Es importante tomar una serie de precauciones para disminuir los daños producidos por terremotos y volcanes. Estos daños pueden prevenirse en gran medida estudiando adecuadamente la localización y estructura de los edificios, pero a nosotros nos interesa más las medidas que debemos tomar si algún día nos vemos afectados por una erupción volcánica o, más probablemente, por un terremoto. En el caso de los volcanes, las coladas o ríos de lava son las que suponen menos peligro para la vida de las personas, ya que su lento avance permite ponerse fácilmente a salvo. En cambio, el avance de la lava es inexorable cuando se dirige a edificaciones. Uno de los mayores peligros de los volcanes son los gases tóxicos, más densos que el aire, por lo que afectan sobre todo a bajos y sótanos. También la acumulación de cenizas sobre los tejados puede provocar su hundimiento, como ocurrió en Pompeya. Pero la mayor amenaza son las nubes ardientes que descienden por la ladera a casi 100 km/h, abrasándolo todo a su paso. Respecto a los terremotos, si podemos salir a un lugar despejado en pocos segundos, sin utilizar el ascensor, es lo más aconsejable, alejándonos de las cornisas. Sin embargo, dado que los terremotos duran frecuentemente menos de un minuto, es muchas veces preferible colocarse junto a los pilares que sostienen la estructura del edificio o bajo la cama o la mesa, procurando en todo caso proteger la cabeza de los cascotes, que es una de las más frecuentes causas de muerte. En varios terremotos ha sido más destructivo el incendio posterior al terremoto que éste en sí. Para prevenir incendios, debemos cortar lo antes posible la electricidad de la vivienda, y comprobar que no haya escapes de gas antes de volver a conectarla, o incluso antes de encender una cerilla. El pánico es también frecuentemente causa de más daños que el propio terremoto. Debemos seguir las instrucciones de evacuación del edificio, sin perder la calma, en vez de correr sin saber a dónde. ROCAS MAGMÁTICAS Son las rocas formadas por enfriamiento del magma. • Rocas plutónicas: cuando el magma se enfría lentamente en el interior de la Tierra. Están formadas por la unión de cristales de distintos minerales. El granito es una de las más conocidas. Forma grandes masas en Sierra Morena y en el Sistema Central. •

Rocas volcánicas: cuando el magma se enfría en el exterior, normalmente en una erupción volcánica. No suele haber cristales visibles, sino que forman una masa, a veces con burbujas. Típicas rocas volcánicas son el basalto y la pumita (que flota en el agua).

Las rocas magmáticas de la corteza continental suelen ser de colores más o menos claros, mientras que en la corteza oceánica son muy oscuras. ROCAS METAMÓRFICAS Son las rocas formadas por alteración de rocas preexistentes por acción del calor o la presión. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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•

A partir de rocas sedimentarias: ◦ De la caliza se obtiene el mármol, que es más brillante, cristalino y resistente, por efecto del calor. En Andalucía tenemos el mármol de Macael, que es una antigua zona volcánica. ◦ De la arcilla se obtiene la pizarra y el esquisto, que son laminadas por efecto de la presión. Estas rocas pueden quedar al descubierto debido a la erosión en la cumbre de las montañas, como Sierra Nevada. ◦ De la arenisca se obtiene la cuarcita, una de las rocas más resistentes, que suele formar la mayor parte de los cantos rodados de los ríos.

•

A partir de rocas magmáticas: ◦ Del granito se obtiene el gneis, que se diferencia por su típico bandeado.

FORMACIÓN DE MONTAÑAS Las montañas se forman lentamente por choque de placas. • Cuando una placa oceánica choca con otra continental, los sedimentos del fondo del mar se pliegan y alcanzan grandes alturas. Por eso se pueden encontrar fósiles marinos en la cumbre de las montañas. La placa oceánica se introduce debajo de la continental (subducción), fundiendo las rocas y formando grandes cadenas volcánicas, como el CINTURÓN DE FUEGO que rodea el océano Pacífico. En España tenemos la Sierra Penibética, formada al introducirse la placa del mar de Alborán bajo la península. •

Cuando chocan dos placas continentales, las cordilleras formadas alcanzan grandes alturas, como el Himalaya, formada al chocar la India contra el resto de Asia. En España tenemos los Pirineos, al chocar la primitiva isla que era España contra el resto de Europa.

Al chocar las placas, las rocas se fracturan (fallas) o se doblan (pliegues).

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Actividades relacionadas con el movimiento de las placas tectónicas, volcanes y terremotos 1.

¿A qué parte de la Tierra se refieren estas explicaciones? 1.

Está a 4500 ºC, pero una parte se encuentra en estado sólido. _______________

Se mueve lentamente debido a las corrientes de convección. _______________

Estado sólido y grosor variable, entre 5 y 60 km. __________________

¿En qué observaciones se basa el conocimiento de que el interior de la Tierra está muy caliente?

¿Sobre qué placa se encuentra la Península Ibérica? ¿Qué otra placa se encuentra muy cerca de nosotros? ¿Qué tipo de movimiento relativo tienen actualmente estas dos placas: acercamiento, alejamiento o fricción?

¿Qué es lo que impulsa el movimiento de las placas tectónicas?

¿Por qué los volcanes que expulsa lava muy viscosa son explosivos?

Además de lava, ¿qué otros materiales expulsan los volcanes? ¿Cuáles son más peligrosos para la vida?

¿Por qué los volcanes suelen tener forma de cono?

Los volcanes de las islas Canarias ¿están en el límite entre dos placas o se deben a un punto caliente bajo la corteza?

Los volcanes del Anillo de Fuego que rodea al océano Pacífico, ¿a qué son debidos?

10. Busca en el mapa de placas el nombre de archipiélagos volcánicos situados en el límite entre dos placas, y nombra también las placas. 11. ¿Qué terremotos son más destructivos, los que tienen un hipocentro profundo o superficial? 12. Investiga qué tipos de ondas sísmicas hay y a qué velocidad se mueven. 13. La falla de San Andrés es el origen de muchos terremotos. Investiga dónde se encuentra, qué placas separa esta falla y a qué velocidad se mueven. 14. Investiga qué es un tsunami, cómo se produce y a qué velocidad se desplaza. ¿Puedes citar el lugar y la fecha en que se haya producido un gran tsunami? 15. Investiga algunos terremotos que se hayan producido en España. ¿En qué zona de España es más probable que se produzcan terremotos? 16. Si un terremoto se produce en un país desarrollado se producen menos víctimas que un terremoto de la misma magnitud en un país pobre. Busca un par de ejemplos y encuentra alguna explicación. Actividades en relación con la formación de montañas y rocas magmáticas y metamórficas 17. La cordillera de los Andes se ha formado por subducción de la placa Nazca bajo la placa Sudamericana. Busca otras cordilleras paralelas a la costa que se hayan formado por subducción. 18. El Himalaya se ha formado por choque de la subplaca India con la subplaca Asiática. Busca en Europa otras cordilleras que se hayan formado del mismo modo, indicando qué subplacas han chocado hasta unirse. 19. Los pliegues se forman cuando las rocas se someten a grandes temperaturas y presiones, mientras que las fallas se forman cuando las rocas se someten a presión en frío. Piensa en una explicación. 20. Intenta explicar el origen de las principales cordilleras de la Península Ibérica. 21. ¿Qué tipo de roca es el granito? ¿Qué aspecto tiene? ¿Cuáles son sus componentes? ¿Para qué se utiliza? 22. Algunas rocas volcánicas flotan en el agua, como la piedra pómez o pumita. Explica cómo se ha formado y por qué flota. 23. Las rocas del fondo del océano son de color oscuro, como por ejemplo el basalto. Este color se debe a sus componentes. Investiga cuáles son estos componentes. 24. Las rocas plutónicas se diferencian de las volcánicas por su textura granuda. Explica qué significa “textura” y “granuda”, y por qué estas rocas tienen esta textura.

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25. Algunas rocas metamórficas importantes son el mármol, la pizarra y la cuarcita. Investiga su origen y alguna de sus utilidades. 26. Cuando una roca se entierra a mayor profundidad, está sometida a mayor presión y temperatura. Explica por qué. 27. Asocia las dos columnas a)

Corriente de convección

Terremoto

b) Punto caliente

Separación de placas

Movimiento del manto

Subducción

d) Dorsal

Cenizas

Falla transformante

Cordillera

Piroclastos

Archipiélago volcánico

28. ¿A qué concepto se refieren las siguientes definiciones? 1.

Lugar donde se originan las ondas sísmicas _____________

Lugar donde se almacena el magma ______________

Sólidos expulsados por el volcán _____________

Aparato que registra las ondas sísmicas ____________

Capa sólida más externa de la Tierra __________

Grieta que separa dos bloques de rocas que se mueven __________

Escala que mide la magnitud de los terremotos _________

ACTIVIDADES PROCEDIMENTALES

Observa la ilustración y explica por qué: a) los animales alteran su comportamiento b) las rocas se contraen o dilatan c) el rayo láser se desvía d) el nivel del agua del pozo varía bruscamente

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Indica el tipo de roca que se da en cada zona del volcán: magmática volcánica, magmática plutónica o metamórfica.

Confecciona un MAPA CONCEPTUAL a partir del siguiente texto, seleccionando alrededor de 8 conceptos que te parezcan más importantes, y relacionándolos con palabras de enlace: Un terremoto es un fenómeno de sacudida brusca y pasajera de la corteza terrestre producido por la liberación de energía acumulada en forma de ondas sísmicas. Los más comunes se producen por la ruptura de fallas geológicas. También pueden ocurrir por otras causas como, por ejemplo, fricción en el borde de placas tectónicas o procesos volcánicos. El punto de origen de un terremoto se denomina hipocentro. El epicentro es el punto de la superficie terrestre directamente sobre el hipocentro. Para la medición de la energía liberada por un terremoto se emplean diversas escalas entre las que la escala de Richter es la más conocida y utilizada en los medios de comunicación.

Observa la siguiente fotografía:

a) ¿Qué tipo de estructura se representa? b) Las líneas de rocas que se observan se llaman estratos. ¿Cómo estaban dispuestas esas rocas originalmente? ¿Por qué?

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LECTURA COMPRENSIVA El viaje al centro de la Tierra, en una década Los científicos responsables de la misión creen que podrán atravesar la corteza terrestre seis kilómetros bajo el mar y, por primera vez, obtener muestras del manto Obtener una muestra del manto de la Tierra, la capa que se encuentra bajo la corteza y alcanza el núcleo del planeta, además de un argumento de ciencia ficción, ha sido un ambicioso proyecto para la comunidad científica desde hace más de un siglo. Los investigadores comparan el logro a la obtención de las rocas lunares obtenidas por las misiones Apolo, ya que el proyecto es tan colosal y complicado como llegar a la Luna y, de la misma forma que el viaje espacial, sus hallazgos podrían ayudar a comprender los orígenes y la evolución de nuestro mundo. A pesar de las dificultades -hay que atravesar alrededor de seis kilómetros bajo la superficie del mar-, los dos responsables de esta misión, Damon Teagle, de la Universidad de Southampton (Reino Unido) y Bennot Ildefonse, de la Universidad de Montpellier (Francia), afirman esta semana en la revista «Nature» que ya disponemos de la tecnología para realizar perforaciones y que los trabajos podrían comenzar dentro de una década. Sin tener en cuenta los «pequeños detalles» literarios como los monstruos legendarios , Julio Verne podría volver a dar en la clavo.

El manto constituye la mayor parte de nuestro planeta. Se extiende desde la parte inferior de la corteza terrestre -de 30 a 60 kilómetros bajo los continentes, pero solo seis kilómetros bajo los océanos- hasta el núcleo por debajo de los 2.890 kilómetros. La idea de perforar el manto nació, curiosamente, en un club de copas para geocientíficos en 1957. Se denominó «proyecto Mohole» y pretendía, patrocinado por una comisión especial de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, perforar la corteza bajo el mar seis kilómetros hasta llegar al manto. Los técnicos realizaron cinco agujeros en la costa de la isla de Guadalupe, en México, pero solo consiguieron alcanzar los 1830 metros de profundidad, un tercio del camino por recorrer. El carísimo perforador, que tenía unos diamantes para taladrar la roca, se partió y el proyecto fue abandonado. Los científicos quieren recuperar el «proyecto Mohole», ya que consideran que una muestra recuperada del manto es «un tesoro comparable a las rocas lunares del Apolo». En los próximos cinco años, se realizarán mediciones en tres localizaciones del Océano Pacífico que podrían ser los lugares donde se lleven a cabo las perforaciones, las costas de Hawai, Baja California y Costa Rica. El proyecto utilizará, posiblemente, una tecnología japonesa llamada Chikyu, y será terriblemente caro, «pero no tanto como lanzar un cohete a la Luna», señalan los investigadores. Sin encuentran los fondos necesarios, están convencidos de que la misión puede comenzar durante esta década y ser completada en quince años. El mes que viene, una expedición será enviada al Pacífico. «El reto más complejo» El manto tiene alrededor del 68% de la masa del planeta. Su volumen hace que el conocimiento exacto de su composición sea esencial para la comprensión de cómo se formó la Tierra. Algunas piezas del manto han sido empujadas hasta la superficie de la Tierra durante la formación de montañas tectónicas y otras ha sido expulsadas por los volcanes en erupción. Estas piezas muestran que la capa está compuesta principalmente de rocas peridotitas, ricas en magnesio, y sugieren que la composición del manto varía de un lugar a otro, pero la magnitud de esta variación no está clara. Además, las muestras disponibles han sido químicamente alteradas por los procesos que las trajeron a la superficie o por la exposición al agua de mar, por lo que encontrar el manto intacto sería de gran utilidad. «Perforar el manto es el reto más complejo en la historia de las Ciencias de la Tierra», aseguran los investigadores. Judith de Jorge / Madrid. Día 16/07/2012

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Preguntas de comprensión lectora 1. ¿Cuál es el grosor aproximado de la corteza oceánica? 2. ¿Por qué crees que se utilizan diamantes para taladrar la roca? 3. ¿Cuál de las tres capas de la Tierra es la de mayor masa? 4. ¿Qué placa tectónica se pretende taladrar? 5. ¿Durante cuántos años se calcula que se tardará en llegar hasta el manto? 6. ¿Cuál es el interés de este proyecto? 7. ¿Qué conocimiento se tiene actualmente de la composición del manto? 8. ¿Cómo se ha llegado a ese conocimiento? 9. ¿Por qué ese conocimiento no es totalmente fiable? 10. Subraya estas palabras que aparecen en el texto y explica su significado: 1. muestra 2. logro 3. patrocinado 4. geocientíficos 5. intacto

LECTURAS DE LA PLATAFORMA MOODLE

•

Nacimiento de un volcán

SUGERENCIA DE TRABAJOS TIC Se divide la clase en parejas. Se le asigna a cada pareja un terremoto o erupción famosa, para que investigue sobre él y elabore un trabajo: Terremotos 1. TSUNAMI SUMATRA 2004 2. SICHUAN 2008 3. SAN FRANCISCO 1906 4. TOKIO 1923 5. TSUNAMI JAPÓN 2011 6. HAITI 2010 7. CHILE 2010 8. LISBOA 1755 9. ZAFARRAYA 1884 10. LORCA 2011 Volcanes 11. TENEGUÍA 1971 12. PARICUTÍN 1943 13. PINATUBO 1991 14. SANTA HELENA 1980 15. KRAKATOA 1883 16. NEVADO DEL RUIZ 1985 17. VESUBIO 79 18. MONT PELÉ (MONTAGNE PELÉE) 1902 Los alumnos investigarán en internet, no olvidando introducir la palabra terremoto o volcán y la fecha, aparte de la localización, seleccionando lo que tenga que ver con lo que hemos visto en el tema: • Magnitud (escala de Richter), epicentro, hipocentro, duración, víctimas y causas principales de las mismas... • Cráter, productos expulsados, duración, víctimas y causas principales de las mismas... • No olvidar nombrar las placas tectónicas implicadas, si se dispone de esta información. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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El trabajo se presentará como diapositivas. La primera diapositiva contendrá el título y los nombres de los integrantes del grupo, aparte de una posible ilustración. El resto de diapositivas contendrán una imagen y algo de texto explicativo, resumido y con letra suficientemente grande. OTROS TRABAJOS SUGERIDOS Se puede encargar a los alumnos que elaboren un MAPA DE PLACAS TECTONICAS, comprando un mapa mundial físico mudo, o bajándolo gratuitamente de internet. Deben dibujar con cuidado las separaciones entre las placas, y rotularlas (poniendo el nombre). En dicho mapa pueden señalar algunos terremotos y volcanes famosos, señalados anteriormente. Los volcanes mediante un triángulo rojo, los terremotos mediante dos círculos concéntricos rojos.

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SEGUNDA PARTE:

BIOLOGร A

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TEMA 1 LA NUTRICIÓN: PLANTAS Y ANIMALES Objetivos didácticos:

1. 2. 3.

Diferenciar la materia orgánica de la inorgánica. Reconocer que la materia orgánica almacena energía.

4. 5. 6. 7.

Conocer las partes de una célula y su funcionamiento básico.

Reconocer que todos los seres vivos necesitan realizar la respiración celular para obtener energía, consumiendo oxígeno para ello.

Diferenciar átomo y molécula, compuesto y elemento. Conocer los principales bioelementos y biomoléculas. Diferenciar los distintos niveles de organización de los seres vivos: célula, tejido, órgano, aparato o sistema, organismo. Explicar la misión de las tres funciones vitales. Explicar la transformación que ocurre durante la fotosíntesis y el papel que en ella desempeña la clorofila. Indicar las principales biomoléculas que las plantas obtienen a partir de la glucosa, su misión y su localización en la planta.

9. Diferenciar la nutrición autótrofa y heterótrofa. 10. Conocer las principales partes de una planta y su misión en la nutrición. 11. Explicar la ascensión de la savia bruta mediante los mecanismos de transpiración y capilaridad, y el papel que desempeñan los estomas.

12. Explicar

la necesidad de las plantas de obtener sales minerales, las ventajas e inconvenientes de su aportación mediante el estiércol o el abono químico y por qué en los suelos pobres se desarrollan las plantas carnívoras.

13. Diferenciar la digestión intracelular y extracelular en los animales. 14. Conocer la misión de las partes del aparato digestivo de los mamíferos

y compararlo con los aparatos digestivos de otros vertebrados, de los artrópodos y de algunos otros invertebrados.

15. Explicar

el recorrido de la sangre en el aparato circulatorio doble y cerrado y compararlo con el aparato circulatorio de otros animales más sencillos.

16. Conocer

las partes del aparato respiratorio de los mamíferos y compararlo con otros mecanismos de intercambio de gases: branquial, cutáneo, traqueal.

17. Diferenciar

la excreción de la defecación. Conocer las partes del aparato excretor de los mamíferos y compararlo con otros aparatos excretores más simples.

Criterio de evaluación nº 6: Interpretar los aspectos relacionados con las funciones vitales de los seres vivos a partir de distintas observaciones y experiencias realizadas con organismos sencillos, comprobando el efecto que tienen determinadas variables en los procesos de NUTRICIÓN. • • •

conocer las funciones vitales de los seres vivos, las diferencias entre la nutrición de seres autótrofos y heterótrofos, realizar experiencias sencillas (fotosíntesis) para comprobar la incidencia que tienen en ella algunas variables como la luz, el oxígeno, la clorofila, el alimento, la temperatura, etc.

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MATERIA ORGÁNICA E INORGÁNICA La materia es todo aquello que ocupa volumen y tiene masa: tierra, agua, aire, etc. En cambio, la energía no ocupa lugar ni tiene masa. La energía se encuentra en el espacio vacío en forma de radiación (luz) o también almacenada dentro de la materia, como por ejemplo la gasolina. Todo lo que estudia la ciencia es materia o energía. Como recordarás, la materia está formada por pequeñas bolitas llamadas átomos. No todos los átomos son iguales, ni tampoco todos son diferentes, sino que existe un cierto número de clases de átomos llamadas elementos. Cada elemento tiene un símbolo y todos ellos están recogidos en la Tabla Periódica. Debes memorizar los símbolos de los principales elementos: • • • • • • • • • • • • • • •

Carbono = Oxígeno = Hidrógeno = Nitrógeno = Silicio = Aluminio = Hierro = Calcio = Magnesio = Sodio = Potasio = Cloro = Yodo = Azufre = Fósforo =

C O H N Si Al Fe Ca Mg Na K Cl I S P

De estos elementos, los más abundantes en nuestro planeta son: oxígeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio, en este orden. Sin embargo, los más abundantes en los seres vivos son muy diferentes (aunque alguno se repite): oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, calcio y fósforo, en este orden. Estos son los llamados bioelementos2. Los elementos que se encuentran en muy poca cantidad se llaman oligoelementos, y no son menos importantes, ya que sin ellos no se puede dar la vida. Por ejemplo, en todos los seres vivos se han encontrado los siguientes elementos, aunque sea en pequeñas cantidades: azufre, sodio, potasio, magnesio, cloro, hierro y yodo 3. Los átomos se agrupan en moléculas. Cada molécula se representa por una fórmula, en la que aparecen los símbolos de los átomos que la forman y el número de cada uno de ellos. Por ejemplo: • • • • •

O2 (oxígeno) formado por 2 átomos de oxígeno. CO2 (dióxido de carbono) formado por 1 atomo de carbono y 2 átomos de oxígeno. H2O (agua) formada por 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno. NaCl (sal) formada por 1 átomo de sodio y 1 átomo de cloro. C6H12O6 (glucosa, un tipo de azúcar) formada por 6 átomos de carbono, 12 de hidrógeno y 6 de oxígeno.

Las moléculas que forman los seres vivos se denominan biomoléculas y pueden ser de dos tipos: orgánicas o inorgánicas. Las moléculas orgánicas están formadas siempre por carbono e hidrógeno, aparte de la posible presencia de otros elementos como oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, y son moléculas grandes. Por ejemplo, la glucosa es una de las moléculas 2 Bio = significa “vida”. Por ejemplo, la ciencia que estudiamos es la Biología. 3 Enlace (inglés) sobre la abundancia de los elementos: • en la corteza terrestre • en el ser humano Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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orgánicas más pequeñas. Las moléculas orgánicas se llaman así porque son fabricadas exclusivamente por los seres vivos y, por tanto, se obtienen de ellos. Así, el azúcar se obtiene de la remolacha azucarera o de la caña de azúcar, que son seres vivos. Otras moléculas orgánicas importantes son: •

Glúcidos, como almidón y celulosa

•

Proteínas

•

Lípidos, como las grasas

•

Ácidos nucleicos, como el ADN

•

Vitaminas

Lo contrario de seres vivos no son seres “muertos” sino seres inertes, como una piedra. Los seres “muertos” también están formados por moléculas orgánicas, ya que antes han estado vivos. Las biomoléculas inorgánicas, por su parte, están formadas por variados elementos y se pueden encontrar tanto dentro como fuera de los seres vivos. La molécula inorgánica más importante es el agua, imprescindible para todos los seres vivos, que la obtienen de los ríos y los mares por ejemplo. Otras moléculas inorgánicas importantes son las sales minerales y gases como el oxígeno O2 y el dióxido de carbono CO2, que se encuentran en el aire. Las biomoléculas son las moléculas presentes en los seres vivos, ya sean orgánicas o inorgánicas.

LA CÉLULA La célula es la unidad básica de todos los seres vivos. Es la parte más pequeña de un ser vivo que realiza las tres funciones vitales: • Nutrición: es la obtención de materia y energía del medio ambiente, para construir y reparar la materia viva, y para realizar las acciones propias de los seres vivos, como moverse, crecer, etc. En definitiva, esta función es la que nos mantiene vivos. Además de la obtención de alimento, también incluye la distribución del mismo, su transformación en energía y la expulsión de desechos o sustancias nocivas. • Reproducción: es la producción de nuevos seres vivos que vayan reemplazando a los que van muriendo. • Relación: es la reacción ante estímulos procedentes del medio ambiente. Sirve para defenderse de los ataques, buscar alimento, adaptarse a su entorno, etcétera. Las funciones vitales son las que diferencian a los seres vivos de los que no lo son, por tanto podemos decir que una célula está viva, mientras que una biomolécula no lo está. Las células están formadas por tres partes principales: membrana, citoplasma y núcleo. En el núcleo se encuentra la información genética, necesaria para el correcto funcionamiento de la célula. La membrana rodea a la célula, permitiendo un intercambio selectivo de sustancias con el exterior. Como sabrás, hay seres vivos formados por una sola célula, los unicelulares, y otros formados por varias células, los pluricelulares. En estos últimos, lo normal es encontrar distintos tipos de células, desempeñando cada uno de ellas una función o misión distinta. Los seres pluricelulares organizan sus células de acuerdo con los siguientes niveles: Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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•

Tejidos: están formados por células iguales, con la misma función. Por ejemplo, el tejido muscular, tejido adiposo (graso), tejido óseo (huesos), tejido cutáneo (piel), etc.

•

Órganos: están formados por varios tejidos, cuyas funciones se complementan, en orden a una misión común. Por ejemplo, el estómago (para hacer la digestión) o el corazón (para impulsar la sangre)

•

Aparatos o sistemas: están formados por varios órganos, con la finalidad de realizar alguna de las funciones vitales. Por ejemplo, el aparato digestivo está formado por la boca, faringe, esófago, estómago, intestino, hígado, páncreas, etc. con la finalidad de triturar, digerir y transportar los alimentos, y expulsar los restos no digeribles.

•

Organismo: es un ser vivo completo.

También las plantas tienen esta misma organización: tejidos como el floema (que es un tejido conductor) y órganos como la hoja. Sin embargo, las células de las plantas son algo diferentes de las de los animales: tienen una pared de celulosa que les aporta cierta rigidez y tienen sacos o vacuolas grandes para almacenar sustancias en su interior.

LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS Las plantas realizan la nutrición autótrofa, que consiste en aprovechar la energía del Sol y la materia inorgánica, transformándola en materia orgánica. La materia orgánica fabricada por las plantas es rica en energía, la cual es almacenada hasta que la planta la necesita. De esto se aprovechan los animales, cuya nutrición heterótrofa4, justamente lo contrario. Ellos toman la materia orgánica de otros seres vivos y la transforman, obteniendo así la energía que necesitan, pero no pueden fabricarla a partir de materia inorgánica. Así, por ejemplo, cuando nos comemos un bocadillo obtenemos dos cosas: la materia que necesitamos para construir nuestro cuerpo y la energía que necesitamos para realizar nuestras actividades. Las plantas necesitan tres tipos de moléculas inorgánicas para nutrirse:

•

AGUA: la obtienen del suelo, a través de los pelos absorbentes de las raíces. El agua aporta el hidrógeno y el oxígeno que la planta necesita para las moléculas orgánicas.

•

DIÓXIDO DE CARBONO: lo obtienen del aire, a través de los estomas o poros de las hojas. El dióxido de carbono aporta el carbono que la planta necesita. El oxígeno le sobra, por lo que es expulsado por las plantas como un producto de desecho.

•

SALES MINERALES: las obtienen del suelo, ya que se encuentran disueltas en el agua. Dentro de las sales minerales, las plantas necesitan un conjunto muy variado de elementos, como nitrógeno, fósforo, magnesio, potasio, etc. Si le falta alguno de ellos, la planta enferma, lo cual se nota en colores o manchas anormales en las hojas.

Cuando se cultiva intensamente un terreno, algunas de las sales minerales pueden llegar a agotarse. Entonces los agricultores tienen que recurrir al abonado, ya sea con abono químico o con estiércol. El abono químico es más fácil de conseguir, pero es arrastrado por el agua de lluvia, contaminando las aguas subterráneas y superficiales, y haciendo necesario añadir más. En cambio el estiércol o el compost es materia orgánica en descomposición, que va liberando poco a poco los elementos que las plantas necesitan. Este es el mecanismo que repone las sales minerales en la naturaleza. Sin embargo, en suelos muy pobres, las plantas pueden recurrir a atrapar pequeños animales para obtener de ellos las sales minerales: se trata de las plantas carnívoras. En realidad no se alimentan de las moléculas orgánicas de estos animales, sino que segregan jugos que los disuelven y absorben los elementos que necesitan. 4 Auto = significa “por sí mismo” Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

Hetero = significa “otro” página 64

El agua y las sales minerales absorbidas por las raíces constituyen la savia bruta que asciende por el tallo hasta las hojas, a través de un tejido conductor llamado xilema5. El xilema está formado por células muertas y se sitúa en el centro del tallo. En los troncos de los árboles constituye la madera. La ascensión de la savia bruta se realiza por dos mecanismos: •

CAPILARIDAD: es la ascensión natural del agua por conductos muy estrechos, debido a la fuerza de adherencia del agua a las paredes del conducto. Por ejemplo, cuando metemos la punta de un papel en agua, éste empieza a absorber. Lo mismo ocurre con la madera situada en el interior del tallo.

•

TRANSPIRACIÓN: es la expulsión de vapor de agua a través de los estomas de las hojas. Si no se produjera la transpiración, los vasos o conductos del xilema se llenarían completamente de agua y ya no podrían continuar absorbiendo más. La transpiración es la causa de que los lugares con muchas plantas sean muy húmedos. Si la planta sufre escasez de agua, los estomas automáticamente se cierran, mediante unas células oclusivas con forma de habichuela, que se ponen rectas, cerrando así el poro.

En las hojas se reúnen todos los ingredientes que la planta necesita para fabricar materia orgánica: agua, dióxido de carbono y sales minerales. El principal proceso que allí se produce se denomina FOTOSÍNTESIS, que podemos resumir del siguiente modo: H2O + CO2 + luz ---> C6H12O6 + O2 (Consulta el significado de estas fórmulas en páginas anteriores) Para atrapar la luz, la planta necesita una molécula muy importante: la clorofila. Esta molécula, de color verde, es la responsable de este color de las plantas. La clorofila se encuentra en unos saquitos, llamados cloroplastos, dentro de las células de las partes verdes de la planta. La fotosíntesis necesita luz, y no se realiza durante la noche. La energía de la luz queda almacenada en la glucosa, y luego esta molécula es transformada en todas las otras moléculas orgánicas que la planta necesita: celulosa para la pared de las células; almidón y grasas para almacenar energía en semillas, raíces y frutos; proteínas y ADN para la estructura de las células. Es para la fabricación de estas últimas moléculas para lo que la planta necesita el aporte de nitrógeno, fósforo, azufre, etc, que le vienen a través de las sales minerales. Estas biomoléculas orgánicas son transportadas al resto de la planta disueltas en agua, constituyendo la savia elaborada. Este líquido circula por un tejido conductor llamado floema que se encuentra justo debajo de la corteza. Son células vivas, que rodean al tronco. De ahí el gran daño que se le hace a una planta cuando se graba sobre su corteza o, todavía peor, cuando se le quita la corteza o se rodea el tronco con un alambre. Cuando la planta necesita utilizar la energía que ha almacenado, debe “quemar” las moléculas orgánicas. Para ello, como siempre cada vez que quemamos algo, se necesita oxígeno. Este proceso, que ocurre dentro de cada célula, se denomina RESPIRACIÓN CELULAR y se puede representar de forma inversa a la fotosíntesis: C6H12O6 + O2 -----> CO2 + H2O + energía Por tanto, las plantas también respiran, tanto durante el día como durante la noche, y eso hace que durante la noche las plantas consuman oxígeno. Sin embargo, la cantidad de oxígeno que producen durante el día es mucho mayor que la que consumen por la noche. Tanto es así, que el oxígeno que hay en la atmósfera procede en su totalidad del que han fabricado las plantas durante millones de años.

5 Xilo = significa “madera”. Por ejemplo, un xilófono es un instrumento construido originalmente con madera. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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LA NUTRICIÓN DE LOS ANIMALES Los animales, como hemos dicho, son heterótrofos, es decir, obtienen la materia y la energía que necesitan de otros seres vivos. Para ello deben realizar cuatro procesos: • DIGESTIÓN: consiste en dividir las moléculas ingeridas en otras más pequeñas • CIRCULACIÓN: consiste en repartir los alimentos a todas las células. • RESPIRACIÓN: consiste en “quemar” o destruir las moléculas orgánicas, para obtener la energía encerrada en ellas. • EXCRECIÓN: consiste en eliminar los productos de desecho. 1. LA DIGESTIÓN Las diversas moléculas que los animales ingieren deben ser divididas en sus partes constituyentes, es lo que se llama digestión. Para ello, los animales utilizan enzimas, que son proteínas especializadas, una especie de “tijeras” moleculares. Los cambios que se producen son los siguientes: •

GLÚCIDOS: son divididos en GLUCOSA y otros azúcares sencillos.

•

PROTEÍNAS: son AMINOÁCIDOS.

•

GRASAS: son divididas en ÁCIDOS GRASOS y GLICERINA.

•

ADN: es dividido en NUCLEÓTIDOS.

divididas

La digestión puede tener lugar dentro o fuera de las células. Los seres pluricelulares realizan una parte de la digestión fuera de las células o extracelular: en los huecos de su aparato digestivo o a veces incluso fuera del animal (las arañas por ejemplo inyectan los enzimas dentro del cuerpo de su víctima y luego absorben el líquido). En cambio, los seres unicelulares sólo pueden realizar la digestión dentro de su única célula, llamada intracelular6. Para ello absorben el alimento formando con él una vacuola digestiva, a la que se añaden otras vacuolas que contienen los enzimas, como por ejemplo hace la ameba (protozoo que vive en charcas). En los seres pluricelulares también se da la digestión intracelular, como por ejemplo en los glóbulos blancos de la sangre. Los animales más primitivos, las esponjas7, carecen de aparato digestivo. Están atravesados por unos canales de donde las células toman el alimento que necesitan, y realizan por tanto una digestión intracelular. Otros animales un poco más evolucionados, los celentéreos (como la medusa y la anémona) tienen una cavidad que es su aparato digestivo. El alimento, atrapado con sus tentáculos venenosos, es introducido a través de un orificio que es, a la vez, la boca y el ano por donde expulsan los restos no digeridos. Los gusanos tienen un aparato digestivo muy simple: es un tubo con una boca en un extremo y un ano en el extremo contrario. Los artrópodos (animales con exoesqueleto y patas articuladas, como crustáceos, 6 Intra = significa “dentro” como por ejemplo “intrauterino”. Extra = significa “fuera” como en “extraterrestre” 7 Las esponjas son animales que viven toda su vida pegados al fondo del mar. No se mueven ni tienen órganos de los sentidos, pero son animales porque su nutrición es heterótrofa. Las esponjas naturales que utilizamos en el baño en realidad son los esqueletos de estos animales. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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arácnidos e insectos) tienen un aparato digestivo bastante evolucionado, con piezas masticadoras rodeando su boca, lo que supone que la digestión incluye tanto procesos mecánicos como químicos. También tienen esófago, estómago o buche, intestino y ano. Los vertebrados también tienen un aparato digestivo más o menos complejo. En los mamíferos, como el ser humano, el aparato digestivo incluye glándulas anejas que fabrican los enzimas digestivos. Son el hígado y el páncreas. El hígado se encarga fundamentalmente de la digestión de las grasas y el páncreas de los glúcidos. Cada animal tiene unos enzimas (e incluso bacterias que viven en su aparato digestivo) que le permiten digerir unas moléculas y otras no. Así, los herbívoros son capaces de digerir la celulosa, pero no el ser humano. Para nosotros, la celulosa constituye la “fibra” que se elimina en la defecación a través del ano, por no ser digerible, mientras que para otros animales la celulosa es su principal fuente de energía. En el ser humano, la celulosa actúa limpiando el aparato digestivo de sustancias nocivas (previene el cáncer de colon) y favorece la regularidad intestinal (previene el estreñimiento). Es por tanto muy necesario incluir muchos alimentos de origen vegetal en nuestra dieta.

2. LA CIRCULACIÓN Los animales necesitan repartir las moléculas procedentes de la digestión a todas sus células, así como el oxígeno que necesitan para la respiración. Al mismo tiempo, recogen los desechos, principalmente el dióxido de carbono. Para ello necesitan un líquido (sangre o linfa), en el que flotan los nutrientes y unas células especializadas en el transporte de oxígeno, los glóbulos rojos. También necesitan impulsar este líquido por todo el cuerpo, normalmente usando un órgano llamado corazón. Los animales menos evolucionados (esponjas, celentéreos) no tienen un aparato especializado en el transporte de sustancias, simplemente se transportan por difusión, de célula en célula. Los gusanos tienen un aparato circulatorio cerrado, es decir, que la sangre circula siempre por dentro de unos vasos. Tienen varias bombas que, a modo de corazones, impulsan la sangre por dentro de los vasos. Los artrópodos, en cambio, tienen un aparato circulatorio abierto, es decir, que la linfa (líquido que sustituye a la sangre) circula por unos vasos que salen del corazón y luego se derrama por su cuerpo, bañando los órganos. Su corazón está formado por varias cámaras o huecos, y recorre la espalda del animal a todo lo largo. La sangre entra en el corazón a través de unas válvulas, que impiden el retorno de la sangre, ya que sólo se abren hacia dentro. Se denominan arterias los vasos que salen del corazón, y venas los que regresan a él. Los peces tienen una circulación cerrada y sencilla, pero los vertebrados más evolucionados la tienen doble. Esto significa que la sangre pasa por el corazón dos veces en todo su recorrido. • La primera vez recibe un impulso para viajar hasta los pulmones, que suelen estar cerca del corazón, y por ello recibe el nombre de circulación menor. • Luego vuelve la sangre a corazón para ser impulsada a todo el cuerpo, lo que se llama circulación mayor. Los corazones más evolucionados tienen cuatro cámaras, dos aurículas y dos ventrículos, y la sangre que transporta el CO2 camino de los pulmones no se mezcla con la sangre que transporta el O2 en dirección a todo el cuerpo. En cambio, los anfibios y algunos reptiles tienen una circulación doble incompleta, lo que significa que tienen un solo ventrículo y la sangre oxigenada (representada con color rojo) se mezcla con la no oxigenada (representada en azul). La consecuencia es que no pueden hacer grandes esfuerzos de forma continuada (para huir de un depredador, por ejemplo). En cambio, las aves y los mamíferos se cuentan entre los animales más rápidos o que pueden recorrer mayores distancias. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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3. EL INTERCAMBIO DE GASES No debemos confundir la respiración con el intercambio de gases. Todas las células respiran, es decir, queman los nutrientes con aporte de oxígeno y expulsión de dióxido de carbono. Ahora bien, los animales pluricelulares deben transportar el dióxido de carbono al exterior y tomar de allí el oxígeno necesario. Para ello recurren a diversos mecanismos: •

RESPIRACIÓN CUTÁNEA: a través de la piel, como en los gusanos.

•

RESPIRACIÓN TRAQUEAL: a través de tráqueas que penetran el exoesqueleto, como en los insectos.

•

RESPIRACIÓN BRANQUIAL: a través de branquias, que son órganos plumosos, con sangre en su interior, que toman el oxígeno disuelto en el agua.

•

RESPIRACIÓN PULMONAR: a través de pulmones, conductos más o menos ramificados (tráquea, bronquios, bronquiolos) terminados en saquillos llamados alvéolos. Las aves, que necesitan gran cantidad de oxígeno para realizar el esfuerzo del vuelo, tienen unas extensiones de sus pulmones llamadas sacos aéreos, que, además, restan peso para poder volar más fácilmente.

Una vez llega el oxígeno a las células, allí se produce la verdadera respiración celular, que destruye las moléculas orgánicas, convirtiéndolas en CO2, y obteniendo energía al mismo tiempo. Algunas células, como las levaduras, son capaces de respirar sin oxígeno (respiración anaerobia). Lo que hacen es transformar unas moléculas orgánicas en otras, las cuales pueden ser útiles para el ser humano: ácido láctico (yogur), alcohol (cerveza y vino) etc. 4. LA EXCRECIÓN No debemos confundir la excreción con la expulsión de excrementos o defecación. Estos últimos son los restos no digeridos, que nunca abandonan el aparato digestivo. En cambio, la excreción es la eliminación del exceso de sales y de los productos de desecho de las células (que éstas vierten a la sangre), a través de líquidos salinos, como el sudor, la orina, las lágrimas, etcétera. Estos productos de desecho, como la urea por ejemplo (que es la sustancia que da mal olor a la orina), deben ser filtrados de la sangre por órganos especializados, como los riñones en los vertebrados. De lo contrario, moriríamos envenenados. Los riñones disuelven las sustancias de desecho en agua, lo que forma la orina, que es transportada por los uréteres hasta la vejiga. Allí se almacena hasta que es expulsada al exterior a través de la uretra. Aunque el aparato excretor se suele situar cerca del aparato reproductor (en algunos animales comparten incluso el mismo agujero), no debes confundirlos. En las aves, incluso, el agujero llamado cloaca es el mismo para el aparato digestivo, excretor y reproductor. Otro medio de excreción es el sudor, que no es sólo un medio para refrescar nuestro cuerpo, sino que mediante él se expulsa agua, sales minerales y urea. Los insectos limpian su linfa gracias a los tubos de Malpighi (ver imagen del aparato digestivo de un insecto), los cuales vierten la orina al intestino, la cual se mezcla con las heces. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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ACTIVIDADES CONCEPTUALES Actividades en relación con los niveles de organización de la materia viva y sus componentes 1.

Ordena los siguientes elementos de más a menos abundantes en los seres vivos y en nuestro planeta: hidrógeno, carbono, oxígeno, hierro, nitrógeno, sodio. Represéntalos mediante su símbolo.

Ordena estas moléculas de menor a mayor número de átomos: H 2O, O2, C6H12O6, NH3, CH3COOH. Nombra los elementos que forman estas moléculas. Sepáralas en orgánicas e inorgánicas.

¿Cuáles de estas sustancias tienen energía: agua, dióxido de carbono, azúcar, luz, sal, aceite?

¿Para qué necesitan energía los seres vivos? Y ¿para qué necesitan materia?

¿Verdadero o falso?

•

Las moléculas inorgánicas no se encuentran en los seres vivos.

•

Las biomoléculas son siempre orgánicas.

Las células se nutren. ¿Qué significa esto? ¿Cómo lo hacen?

¿Se puede reproducir una célula? Explícalo.

Los organismos pluricelulares están formados por varios órganos. ¿Puedes explicar la diferencia entre las palabras “órgano” y “organismo”?

Actividades en relación con la nutrición de las plantas 9.

Las plantas son seres vivos. ¿Por qué?

10. ¿En qué se diferencia la nutrición de las plantas de la de los animales? 11. ¿Verdadero o falso? •

La nutrición es la ingestión de alimentos.

•

La excreción es la expulsión de alimentos no digeridos.

12. ¿Cuáles son las dos principales sustancias que necesitan las plantas para nutrirse? 13. ¿Para qué necesitan las plantas las sales minerales? Cita algunos elementos que contienen las sales minerales. Si un agricultor nota que a sus plantas le faltan sales minerales, ¿qué puede hacer? 14. Las plantas carnívoras viven en suelos muy pobres en sales minerales. ¿Por qué? 15. ¿Qué papel desempeñan los hongos, lombrices, insectos y otros descomponedores que viven en el suelo natural? Los plaguicidas usados por los agricultores los eliminan. ¿Por qué los usan entonces? 16. ¿Por qué expulsan oxígeno las plantas? ¿Por qué sólo lo expulsan durante el día? 17. Las plantas también respiran. ¿Para qué? ¿Cómo lo hacen? 18. ¿Qué es la transpiración de las plantas y qué tiene que ver con el movimiento de la savia bruta? ¿Cómo se regula la transpiración de las plantas? 19. ¿En qué se diferencia la savia bruta de la elaborada en cuanto a su composición, en cuanto la dirección que lleva y por dónde circula? 20. ¿Qué es la clorofila? ¿Dónde se acumula? Explica por qué los árboles de hoja caduca ponen sus hojas amarillas en el otoño, antes de que se caigan. 21. ¿Cuál es el proceso contrario a la fotosíntesis? ¿Qué seres vivos lo realizan? 22. ¿En qué partes de la planta se almacena la glucosa y el almidón? ¿Con qué finalidad? 23. ¿Qué es la celulosa? ¿Dónde se encuentra? ¿A qué animales sirve de alimento y por qué no a los seres humanos? 24. ¿Por qué hay que abonar las plantas? Elige la respuesta correcta. 1. 2. 3. 4.

Para Para Para Para

darle una parte de la energía que necesita. darle todos los bioelementos que necesita. que no se conviertan en carnívoras. reponer las sales minerales del suelo.

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25. ¿Por qué se dice que las plantas tienen nutrición autótrofa? Elige la respuesta correcta. 1. Porque realizan todos sus procesos automáticamente 2. Porque se nutren de materia inorgánica 3. Porque respiran. 4. Porque necesitan oxígeno para vivir. 26. ¿Qué es la fotosíntesis? Elige la respuesta correcta. 1. Es la fabricación de materia orgánica a partir de la luz del sol. 2. Es la fabricación de materia inorgánica a partir de materia orgánica. 3. Es la fabricación de materia orgánica a partir de materia inorgánica y luz del sol. 4. Es la destrucción de la materia orgánica utilizando la luz del sol. 27. Señala todas las diferencias correctas entre la savia bruta y la elaborada: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

La La La La La La

savia savia savia savia savia savia

bruta bruta bruta bruta bruta bruta

va para arriba y la elaborada va para abajo. contiene agua y la elaborada no. se fabrica a partir de la savia elaborada. va por el xilema y la bruta por el floema. se mueve por capilaridad y la elaborada a través de células vivas. lleva moléculas orgánicas y la elaborada lleva moléculas inorgánicas.

Actividades en relación con la nutrición de animales 28. Nombra el aparato que realiza las siguientes funciones en los animales: •

Dividir grandes moléculas en moléculas más pequeñas ________________

•

Repartir los nutrientes y el oxígeno por todo el organismo _____________

•

Limpiar el organismo de desechos tóxicos ___________

•

Obtener oxígeno y expulsar dióxido de carbono ____________

29. ¿Son heterótrofos todos los animales? Explica por qué. 30. Ordena los siguientes procesos del aparato digestivo, y explica en qué consiste cada uno: absorción de agua – ingestión – egestión o defecación – digestión (propiamente dicha) 31. Pon diferentes ejemplos de estructuras que tengan los animales en la boca y que les permiten obtener alimento. 32. Los animales que poseen un tubo digestivo realizan digestión extracelular. Explica por qué. 33. ¿Qué animales primitivos no tienen aparato digestivo? ¿Cómo obtienen entonces su alimento? 34. ¿Qué grupo de animales no tienen un ano independiente de su boca? Cita al menos tres ejemplos. 35. ¿Qué son los enzimas? ¿En qué partes del aparato digestivo se producen? 36. ¿En qué se parece y en qué se diferencia el corazón de un pez y el corazón de un anfibio? 37. ¿De qué está hecha principalmente la fibra vegetal? ¿Qué animales se alimentan de ella? ¿Por qué es bueno para el ser humano comer fibra vegetal si nuestro aparato digestivo no puede digerirla? 38. Ordena el recorrido que hace la sangre en el ser humano: mitad derecha del corazón – mitad izquierda del corazón – pulmones – órganos – arteria aorta – arteria pulmonar – vena cava – vena pulmonar 39. Clasifica los siguientes animales según tengan aparato circulatorio abierto o cerrado: saltamontes, lombriz, caracol, cangrejo, rana, mosca, almeja, boquerón, calamar, gamba, lagartija. 40. Clasifica los siguientes animales, según respiren por difusión, por la piel (cutánea), por tráqueas, por branquias o por pulmones: langostino, lombriz, medusa, araña, sapo. 41. Nombra algunos animales en los que el agujero de salida del aparato excretor sea independiente del ano. 42. Completa el siguiente cuadro, indicando el tipo de circulación (una o dos palabras) y el tipo de respiración de estos animales:

Tipo de circulación Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

Tipo de respiración página 70

Sardina Mosca Gallina Lombriz Medusa Gamba

ACTIVIDADES DE INVESTIGACIÓN 43. Investiga qué misión tienen las bacterias que viven en nuestro intestino (la llamada flora intestinal) y qué enfermedades tendríamos si se rompiera el equilibrio. 44. Investiga sobre los insectos: ¿Tienen estómago? ¿Tienen corazón? ¿Tienen sangre? ¿Tienen pulmones? Busca parecidos y diferencias con los mamíferos en su aparato digestivo, respiratorio y circulatorio. 45. Investiga a qué animales actuales se parecía más el aparato circulatorio de los dinosaurios. 46. Investiga qué es la hemoglobina, dónde se encuentra y para qué sirve. 47. A veces aparecen muchos peces muertos por falta de oxígeno. Investiga a qué puede deberse la falta de oxígeno en el agua. 48. Investiga para qué sirven los sacos aéreos de las aves. 49. Investiga y compara la composición de la orina y la del sudor. 50. Algunas personas enfermas necesitan someterse a diálisis cada día. Investiga qué enfermedad tienen y qué pasaría si no fueran a hacerse la diálisis.

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ACTIVIDADES PROCEDIMENTALES Señala con flechas las partes que reconozcas de esta célula. ¿Podrías decir si es una célula animal o vegetal?

Observa la descomposición de los glúcidos, lípidos y proteínas en el aparato digestivo. a) Explica dónde se descompone cada uno y qué tipo de pequeñas moléculas surgen de su descomposición. b) ¿Qué moléculas ingeridas con el alimento no necesitan ser descompuestas debido a su pequeño tamaño?

Confecciona un mapa conceptual con las siguientes ideas: energía luminosa – glucosa – mitocondria – respiración celular – energía - cloroplasto

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Identifica las partes que conozcas de estos aparatos. ¿Para qué sirven?

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LECTURAS DE LA PLATAFORMA MOODLE • •

El hombre en el planeta de cristal Biomasa

SUGERENCIA DE TRABAJOS TIC Se divide la clase en parejas (o algún trío si es necesario). Se le asigna a cada pareja un grupo o filo de animales, para que investigue sobre él y elabore un trabajo: 1. ESPONJAS 2. MEDUSAS o CNIDARIOS 3. ANÉLIDOS 4. INSECTOS 5. ARÁCNIDOS 6. MOLUSCOS 7. EQUINODERMOS 8. PECES 9. ANFIBIOS 10. REPTILES 11. AVES Los alumnos investigarán preferentemente en la Wikipedia, seleccionando lo que tenga que ver con la nutrición: aparato digestivo, circulatorio, respiratorio y excretor. La reproducción así como el sistema nervioso y el aparato locomotor se estudiarán en próximos temas y deben dejarse de lado. Deben evitar también las clasificaciones, y en general todo lo que sea demasiado complejo. El trabajo se presentará como diapositivas. La primera diapositiva contendrá el título y los nombres de los integrantes del grupo, aparte de una posible ilustración. El resto de diapositivas contendrán una imagen y algo de texto explicativo, resumido y con letra suficientemente grande.

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TEMA 2 LA REPRODUCCIÓN: PLANTAS Y ANIMALES Objetivos didácticos:

1. 2.

Conocer los principales modos de reproducción asexual de las células.

Diferenciar la reproducción sexual de la asexual, y las ventajas del intercambio de información genética para conseguir descendientes más variados y que puedan sobrevivir. Conceptos de adaptación y evolución.

Conocer las principales etapas de la reproducción sexual, comunes tanto para animales como para plantas: formación de gametos (células con la mitad del ADN), fecundación, cigoto, embrión.

Nombrar varios ejemplos de reproducción asexual o vegetativa en las plantas, a partir de raíces o tallos o incluso el cultivo in vitro. Ventajas de este tipo de reproducción, destacando la obtención de plantas idénticas a alguna de interés para el ser humano.

6. 7. 8. 9.

Diferenciar el gametofito del esporofito, utilizando para ello el ciclo reproductor del musgo y/o del helecho.

Explicar la necesidad de la duplicación del ADN en la reproducción celular, como molécula que contiene la información para el funcionamiento de la célula. Deducir las consecuencias de un error en la copia del ADN (mutación).

Distintos tipos de plantas con flor: unisexuales o hermafroditas, sexos separados o flor compuesta. Conocer la función de las partes de una flor compuesta. Conocer los distintos mecanismos de polinización, explicando la diferente forma de las flores según cual sea su mecanismo de polinización.

10. Explicar la

transformación de la flor en fruto y del óvulo en semilla. Conocer las principales partes de un fruto y de la semilla y su misión. Explicar los distintos mecanismos utilizados por las plantas para la dispersión de sus semillas, en particular, la formación de frutos carnosos. Explicar las ventajas de la reproducción por semillas frente a las esporas.

11. Conocer grosso modo la evolución de los animales, es decir, cuáles son los filos o grupos más primitivos y los

más evolucionados, y observando cómo han ido evolucionando los modos de reproducción, para adaptarse a condiciones cada vez más exigentes.

12. Nombrar algunos ejemplos de reproducción asexual en animales. 13. Diferenciar la fecundación externa e interna. Conocer algunos

animales hermafroditas y los mecanismos

para evitar la autofecundación.

14. Explicar las ventajas del huevo amniótico (con cáscara). Diferenciar animales ovíparos de ovovivíparos. 15. Explicar algunas estrategias que usan los animales para asegurarse la supervivencia de sus descendientes. 16. Conocer el ciclo reproductivo con metamorfosis de algunos animales. 17. Diferenciar la reproducción de los mamíferos del resto de animales, en especial la misión de la placenta, útero, cordón umbilical, saco amniótico, etc. Conocer las ventajas del periodo de celo y de un periodo de gestación más o menos largo.

conocer las características y los tipos de reproducción.

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LA REPRODUCCIÓN SEXUAL Y ASEXUAL La información para formar un ser vivo completo a partir de una sola célula se encuentra en una importantísima molécula llamada ADN. En esa misma molécula se encuentran las instrucciones de funcionamiento del ser vivo: cómo hacer la digestión, cómo reaccionar ante los estímulos exteriores, etc. Esta información debe ser transmitida a los descendientes, para que la vida continúe. Esto puede hacerse de dos formas: •

REPRODUCCIÓN ASEXUAL: los nuevos seres vivos contienen copias exactas del ADN de su progenitor. En este caso, sólo es necesario un único progenitor.

•

REPRODUCCIÓN SEXUAL: los nuevos seres vivos combinan la información genética de sus dos progenitores, que deben pertenecer a la misma especie8, es decir, deben ser suficientemente parecidos. Es imposible el intercambio de información genética entre diferentes especies.

La reproducción asexual es rápida y permite colonizar un espacio con un ser vivo que esté bien adaptado a él. El problema es que, al ser totalmente idénticos los seres vivos, un cambio en el medio ambiente hará que todos ellos mueran. Por el contrario, la reproducción sexual necesita el encuentro de dos células especiales, una masculina con otra femenina, lo cual tiene su dificultad. Estas células, llamadas gametos, contienen la mitad de la información genética del ser que los ha producido, de modo que al unirse con la información genética de la célula del otro sexo, se complete dicha información. Una vez unidos, se forma una célula llamada cigoto: es la primera célula de un nuevo ser vivo. Esta célula contiene toda la información para que se desarrolle un ser vivo completo, por sucesivas divisiones de la misma. La principal ventaja de la reproducción sexual es que los descendientes son diferentes (aunque parecidos), lo que permite que alguno de ellos sobreviva si cambia el medio ambiente. El superviviente transmitirá sus características a sus descendientes, lo que produce la evolución por selección natural de los mejor adaptados9. A veces, al copiar el ADN surgen errores o mutaciones. La mayoría de ellas son incompatibles con la vida, porque originan seres enfermos o deformes. Sin embargo, a veces el ser que las posee tiene ventajas frente a los demás, y eso le da más posibilidades de supervivencia, lo que produce la evolución. Así, los seres con reproducción asexual también pueden evolucionar, aunque mucho más lentamente. Una célula procede siempre de otra célula, lo cual significa que para que un ser vivo crezca, sus células deben multiplicarse. Esta reproducción de las células es asexual, de modo que todas las células del ser vivo tienen exactamente el mismo ADN. Hay diversos métodos de reproducción celular: •

BIPARTICIÓN: es el más común, en el que la célula se divide en dos partes iguales. En primer lugar, el ADN se duplica, y luego la membrana de la célula se estrecha, repartiendo el citoplasma entre las dos partes. Las nuevas células deberán crecer antes de volver a reproducirse.

•

GEMACIÓN: de una célula surge otra más pequeña, llamada yema. Esto permite a la célula madre continuar reproduciéndose sin tener que esperar a crecer, siempre que cuente con un aporte continuo de nutrientes.

•

ESPORULACIÓN: una célula se divide en multitud de otras células, en su interior. Cuando la membrana de la célula madre se rompe, se dispersan multitud de pequeñas células o esporas, que necesitan alcanzar pronto un lugar con las condiciones adecuadas para poder alimentarse y desarrollarse.

8 Se denomina especie al conjunto de seres vivos que pueden reproducirse sexualmente entre ellos. 9 Es importante aclarar que un ser vivo no evoluciona a lo largo de su vida, ni puede adaptarse a unas condiciones distintas a las que viene ya preparado por su herencia genética. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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LA REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN LAS PLANTAS Las plantas pueden reproducirse a partir de una parte de su organismo, como un tallo, hoja o raíz, lo que se conoce como reproducción vegetativa. Esto suele hacerse por el ser humano para producir plantas idénticas, con cualidades deseables, pero también lo pueden hacer las plantas por sí mismas en la naturaleza. Hay diversos métodos, entre los que destacamos: •

ESTOLONES: son tallos rastreros, que después de un cierto crecimiento producen hojas y raíces. Una vez se desarrolla la nueva planta, el tallo se seca y las plantas se separan. Por ejemplo, las fresas y el césped africano (grama).

•

TUBÉRCULOS: son tallos subterráneos engrosados con reservas alimenticias. Pueden sembrarse divididos en trozos, siempre que en cada trozo haya al menos un brote que dará lugar a nuevas raíces y tallos. Por ejemplo, las patatas, los boniatos y las chufas.

•

RIZOMAS: son tallos subterráneos horizontales, a poca profundidad, que producen raicillas hacia abajo y tallos verticales hacia arriba. Por ejemplo, el bambú y el jenjibre.

•

ESQUEJES Y ESTACAS: son tallos aéreos que se cortan y se entierra el extremo cortado. De este extremo surgen nuevas raíces, lo que se puede acelerar si el corte se sumerge unos días en agua. Ejemplo: rosal, romero, etc.

BULBOS Y CORMOS: son tallos subterráneos redondeados, con raicillas en la parte inferior y un brote en la parte superior 10. La diferencia entre ellos es que los bulbos están formados por capas concéntricas (cebolla) y los cormos no. Ejemplos: tulipán, lirio, narciso, etc. Todas las plantas que acumulan reservas alimenticias bajo tierra, cuando llega el invierno, pierden la parte aérea, pero con la llegada de la primavera vuelven a brotar. •

Artificialmente se puede “clonar” es decir “copiar” una planta que no disponga de mecanismos naturales de reproducción asexual. Para ello se toma una célula que se alimenta y reproduce en un medio de cultivo. Normalmente se utilizan recipientes de vidrio, de donde viene el nombre de reproducción in vitro. Una vez desarrollado el embrión de la planta, se transporta a la tierra. Lo mismo se puede hacer también con animales, aunque las dificultades técnicas son mayores. Algunas plantas primitivas producen esporas para reproducirse. Es el método habitual en los hongos, que no son plantas, ya que su nutrición es heterótrofa. Las plantas que producen esporas se llaman esporofitos, y normalmente la espora da lugar a una planta diferente que produce gametos, llamada por tanto gametofito. De la unión de los gametos surge la planta original, que vuelve a producir esporas. Esta reproducción alternante combina lo mejor de cada tipo de reproducción y se da en musgos y helechos. El inconveniente es que estas plantas necesitan humedad, tanto para el transporte de los gametos (que nadan por el agua) como para el desarrollo de las esporas, que al no tener reservas alimenticias, suelen morir si no encuentran el ambiente adecuado.

REPRODUCCIÓN SEXUAL EN PLANTAS Las plantas más evolucionadas son las plantas con flores, las fanerógamas. Las hay de dos tipos: gimnospermas (semilla desnuda) y angiospermas (semilla dentro de un fruto). Puede haber plantas masculinas y plantas femeninas dentro de la misma especie (como el cerezo, que no se puede reproducir si no hay cerca otro árbol de sexo contrario). Pero lo más normal es que las plantas sean hermafroditas. Puede ocurrir que el árbol produzca dos tipos de flores: masculinas (que producen polen donde está encerrado el gameto masculino) y femeninas (que producen óvulos y, una vez fecundados, frutos y semillas), aunque la mayoría de las plantas producen flores compuestas con los dos sexos en la misma flor. 10 Si vas a sembrar alguna vez un bulbo o cormo es importante que lo coloques en la posición correcta o no crecerá. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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Se llama polinización al viaje del polen del órgano o flor masculina al órgano o flor femenina. Las plantas procuran evitar la autopolinización, mediante la diferente maduración de estos órganos o flores. La polinización cruzada da origen a descendientes más variados y con más posibilidades de supervivencia y evolución. La polinización puede ocurrir de dos formas: •

POR VIENTO (anemófila): son flores poco atrayentes por su color u olor, pero producen gran cantidad de polen para asegurarse de que llegue a su destino. Son las que producen la mayoría de las alergias, como por ejemplo las gramíneas.

•

POR ANIMALES (zoófila): son flores que producen néctar o polen comestible, para atraer a los animales. Utilizan como reclamo sus pétalos de colores o sus olores. Normalmente cada flor se especializa en atraer a un determinado animal, ya sea pájaro (colibrí), murciélago, insecto (mariposa, abeja, mosca, escarabajo), etc. A veces las flores más evolucionadas utilizan reclamos de tipo sexual, ya sea imitando el olor o la forma del insecto femenino para atraer a los machos.

La fecundación es la unión de los dos gametos. El gameto masculino es producido por los estambres, concretamente en su extremo llamado antera, y viaja dentro del grano de polen. Una vez el polen se adhiere al estigma (parte pegajosa del pistilo u órgano femenino), la célula masculina va penetrando a través del tubo polínico hasta el óvulo, que se encuentra en el ovario (parte gruesa del pistilo). Una vez fecundado el óvulo, la flor pierde sus pétalos y su pistilo engorda para formar el fruto. En el interior del fruto se encuentran las semillas, procedentes de los óvulos. Las semillas deben viajar lo más lejos posible de la planta que las produce. Para ello hay dos tipos de frutos:

•

FRUTOS SECOS: se abren y dispersan sus semillas por el viento gracias a estructuras ligeras (como el algodón), o son transportadas por animales (adhiriéndose a su pelo, por ejemplo), o incluso son lanzadas mediante curiosos mecanismos. Algunos frutos secos como la nuez o la bellota son demasiado grandes y no tienen mecanismos de transporte, y dependen de que algunos animales (como la ardilla) los entierren para ser consumidos más tarde, pero si el animal muere u olvida dónde ha enterrado la semilla, puede surgir una nueva planta.

FRUTOS CARNOSOS: son comidos por animales, los cuales ingieren también las semillas, cuyas cubiertas son resistentes a los enzimas digestivos. El animal las expulsa con los excrementos, con lo cual se aseguran el abono necesario para crecer . Las semillas están formadas por una cubierta protectora, uno o dos cotiledones que proporcionan alimento hasta que la planta echa sus primeras hojas, y un embrión, que es la futura planta.

•

Las semillas pueden esperar durante meses o años hasta que las condiciones ambientales sean correctas para germinar. El primer paso es romper la cubierta protectora y producir una pequeña raíz, que crece siempre hacia abajo. La raíz absorbe agua necesaria para poder utilizar las reservas de energía de los cotiledones. Luego se forma la plúmula (pequeño tallo) que crece hacia arriba y produce las primeras hojas. A los pocos días, la planta ya puede producir biomoléculas por sí misma y los cotiledones se secan y se caen. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN ANIMALES 1. Gemación: Consiste en que del cuerpo del animal sale una yema, de la que se desarrolla otro individuo en miniatura. Finalmente, el nuevo individuo se separa de su progenitor. Es frecuente en animales que viven pegados al fondo marino (pólipos, hidra, anémona). Concretamente, en el caso de los pólipos, este tipo de reproducción da lugar a colonias llamadas “corales”, ya que cada pólipo es un pequeño animalito que se protege con una envoltura calcárea. Una vez muerto el animal, el coral es una pieza decorativa formada por la unión de todas las envolturas, en la que se observan pequeños poros donde vivían los animales. 2. Escisión y fragmentación: consiste en que el animal se divide en varias partes, y de cada una se desarrolla un animal completo. Es frecuente en gusanos (lombriz) y equinodermos (esponja).

3. Poliembrionía: consiste en la división de un embrión en varios idénticos, en los primeros días de su desarrollo. Esto da lugar a gemelos univitelinos, trillizos, cuatrillizos.... Es frecuente en ciertos mamíferos como el armadillo, e incluso se puede dar a veces en el ser humano.

REPRODUCCIÓN POR HUEVOS La mayoría de los animales se reproducen por huevos. Un huevo es una estructura comparable a una semilla, ya que contiene al embrión del animal, rodeado por sustancias alimenticias y una cubierta protectora. El huevo se forma a partir del óvulo, una vez fecundado por el espermatozoide, y esto puede ocurrir dentro o fuera de la hembra: •

FECUNDACIÓN EXTERNA: cuando el macho echa los espermatozoides al agua y la hembra los óvulos. Tienen que producirlos en gran cantidad para que tengan alguna posibilidad de encuentro, y suelen hacerlo en un momento y lugar concreto, también para aumentar las posibilidades de encuentro. Por ejemplo, las sardinas, llegada la época de reproducción, se concentran en gran número en determinadas bahías.

FECUNDACIÓN INTERNA: cuando el macho introduce los espermatozoides en el cuerpo de la hembra. En este caso, la hembra puede depositar los huevos (animales ovíparos) o conservarlos dentro de su cuerpo hasta su eclosión (animales ovovivíparos, como el tiburón y algunas serpientes), y de este modo protegerlos mejor. En el caso de los animales ovíparos, algunos progenitores cuidan de los huevos y otros los abandonan. En el segundo caso, el número de huevos es mucho mayor, para asegurarse de que alguno sobreviva a los depredadores. Los huevos de los animales acuáticos están rodeados por una membrana delgada, por lo que se secarían si estuvieran al aire. Sin embargo, en un momento dado de la evolución apareció el huevo con cáscara (amniótico), con los primeros reptiles, los cuales podían depositar sus huevos en tierra firme y así protegerlos de los depredadores acuáticos. Más tarde, las aves, descendientes de los dinosaurios, han heredado también este tipo de huevos. La salida del animal del huevo se denomina eclosión. Metamorfosis: El animal que sale del huevo a veces no es idéntico (en miniatura) al adulto, sino que es muy diferente y, tras varias etapas, se convierte en adulto. Como ejemplo, tenemos el ciclo de reproducción de la medusa (que pasa por una etapa de pólipo), del saltamontes (metamorfosis incompleta, ya que la larva se va transformando poco a poco en adulto), de la mariposa (metamorfosis completa, ya que la larva se transforma en adulto pasando primero por un estado de crisálida) o el conocido caso de la rana. Las larvas de los insectos son auténticas máquinas de comer para crecer lo más rápidamente posible. La duración del estado larvario es variable, ya que en muchos insectos la larva vive muchos más días que el adulto, como en la mariposa de seda. •

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Para que las crías nazcan en la mejor época (primavera o verano), casi todos los animales se reproducen en una fecha concreta. Las hembras de los mamíferos tienen un periodo de celo que es el único momento en que pueden quedar embarazadas. Habitualmente los machos compiten por fecundar a las hembras, o bien las cortejan. El ser humano es uno de los pocos mamíferos que ha perdido los periodos de celo, ya que el desarrollo de la civilización permite criar a los hijos en cualquier época del año. Frecuentemente los machos y las hembras se diferencian por muchas características, aparte de los órganos sexuales. Es lo que se denomina dimorfismo sexual. Habitualmente los machos utilizan sus defensas (cuernos o colmillos) para competir entre ellos por las hembras. Otras veces los machos utilizan sus características (canto, color, comportamiento...) para atraer a las hembras. A veces hay animales que presentan los dos sexos: caracol, lombriz de tierra, esponja de mar... Se llaman hermafroditas y pueden fecundarse de manera cruzada o autofecundarse. La primera es la más deseable, porque así intercambian información genética, pero si no encuentran pareja, la segunda opción es la única posible.

LA REPRODUCCIÓN DE LOS MAMÍFEROS Los mamíferos tienen fecundación interna y son vivíparos: el embrión se desarrolla en el interior de la madre, alimentado directamente por ella, a diferencia de los animales ovovivíparos en los que el embrión se alimenta de las reservas del huevo.

Para la alimentación del embrión, los mamíferos cuentan con un órgano importantísimo: la placenta. Es un órgano lleno de vasos sanguíneos, a través del cual los nutrientes y el oxígeno pasan de la madre al embrión, y los desechos y el dióxido de carbono del embrión a la madre, sin que en ningún momento las sangres se mezclen, lo que podría conllevar la muerte del embrión si son de distinto grupo sanguíneo. De la placenta al embrión la sangre viaja por

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el cordón umbilical11. La gestación es el periodo durante el que se desarrolla el embrión o feto12 dentro de la madre. Cuando llega el momento del parto, se rompe el saco amniótico, liberando el líquido amniótico. La vagina se dilata y los músculos del útero expulsan al recién nacido, que suele ir envuelto en el saco amniótico. El cordón umbilical tira de la placenta y unos minutos después se seca, se endurece y se parte. La madre ayuda a su hijo a salir de los restos de saco amniótico y a menudo se come la placenta, que es rica en nutrientes. Una vez que han nacido, las crías son alimentadas por leche durante cierto tiempo, hasta que son capaces de buscar alimento por sí mismas. Si la gestación es larga, las crías nacen más desarrolladas y pronto se independizarán, como los herbívoros, que en su primer día ya se ponen en pie y en seguida son capaces de caminar detrás de su madre. Los marsupiales son unos mamíferos muy primitivos, que no tienen placenta. El embrión tiene que salir del útero cuando sólo tiene unos días y alimentarse de la leche de la madre. Durante este tiempo vive dentro de la bolsa o marsupio.

ACTIVIDADES CONCEPTUALES Actividades en relación con los tipos de reproducción 1.

Ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual, comparándola con la asexual.

“La reproducción asexual es cuando un ser vivo se reproduce él solo”. ¿Es esta frase totalmente cierta? Acláralo con algunos ejemplos.

Las células del cuerpo de un ser pluricelular ¿se reproducen? ¿Por qué?

¿Cómo se llaman las células reproductoras que participan en la reproducción sexual? ¿Qué tienen de especial, comparándolas con el resto de las células del organismo?

¿Qué molécula contiene la información genética? ¿Cómo se podría dañar esta molécula? Si esta molécula se daña ¿qué puede ocurrir?

“La información genética de los hijos es idéntica a la de sus padres”. ¿Es esta frase siempre cierta? Acláralo con algunos ejemplos.

La teoría de la Evolución se basa en la selección natural de las especies. Investiga cómo se realiza la selección natural.

“Con la aparición de la reproducción sexual sobre la Tierra, la evolución se aceleró.” ¿Verdadero o falso? Explica por qué.

Los seres vivos tienen un reloj biológico que marca el final de su vida. Imagina cómo cambiaría la vida en la Tierra si no tuvieran este reloj.

Actividades en relación con la reproducción de las plantas 10. ¿Todas las plantas tienen flores? ¿Todas las plantas tienen semillas? Pon ejemplos. 11. Una semilla ¿tiene la información genética exacta de la planta de la que procede? ¿Y una espora? Explica por qué. 12. Estamos cultivando un rosal y queremos obtener otro que produzca flores idénticas. ¿Cómo debemos reproducirlo? 13. Los tulipanes normalmente se reproducen por bulbos. Si sembramos un bulbo procedente de la raíz de un tulipán, ¿qué posibilidades tenemos de obtener un nuevo tipo de flor? 14. Se puede injertar una rama de un árbol en otro árbol que pertenezca a la misma familia. Los frutos que produzca esta rama ¿cómo serán? 15. ¿Qué interés puede tener la clonación de las plantas? 16. “Todos los óvulos de una planta son genéticamente idénticos.” ¿Verdadero o falso? Explica por qué.

11 Umbilical = significa “ombligo”, ya que después del parto, cuando se cae el cordón, deja esta cicatriz típica de todos los mamíferos. 12 Feto es el embrión ya desarrollado con todos sus órganos, pero todavía demasiado pequeño para nacer. Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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17. ¿En qué se diferencian las plantas que dispersan el polen por el viento de las que utilizan a los animales para polinizarse? Pon ejemplos. 18. Los primeros vegetales surgieron en el mar: son las algas. ¿Cómo evolucionaron las plantas para poder vivir en tierra firme? 19. Pon ejemplos en los que las plantas utilicen a los animales para dispersar sus semillas. ¿Qué ventajas y qué inconvenientes tienen las plantas que necesitan a los animales para su reproducción? 20. “Todos los frutos, tanto secos como carnosos, tienen semillas.” ¿Verdadero o falso? Pon ejemplos. 21. Resume el desarrollo de una planta a partir de una semilla, después de sembrarla. Actividades en relación con la reproducción de los animales 22. Cita algunos animales que se reproduzcan sin utilizar el sexo y explica cómo lo hacen. 23. El espermatozoide y el óvulo ¿pueden unirse fuera del cuerpo de una hembra? Explícalo. 24. ¿Son los mamíferos los únicos animales que no ponen huevos? Explícalo. 25. ¿En qué se diferencia el huevo de los animales terrestres del de los animales acuáticos? 26. Algunos animales ponen cientos de huevos y otros sólo unos cuantos. Pon ejemplos y explica la diferencia entre estas dos estrategias de supervivencia. 27. Una oruga no es un gusano sino una larva. Explica la diferencia. 28. Explica las ventajas e inconvenientes de una gestación larga en los mamíferos. 29. Diferencia entre útero, placenta y saco amniótico. 30. ¿Por qué los mamíferos sólo se reproducen durante el periodo de celo? 31. Pon ejemplos de dimorfismo sexual utilizado por los machos para atraer a las hembras. 32. Completa el siguiente texto: El hecho de que los mamíferos sean _____________ significa que las crías se desarrollan en el interior de la madre, mientras ésta les proporciona alimento y oxígeno. Una vez unidos los gametos, llamados _____________ y ______________, se forma la célula huevo o _____________, la cual se implanta en el _______________, que es un músculo que envuelve a la cría y la expulsará una vez desarrollada. El embrión recibe alimento de la madre a través de la ____________, que está llena de vasos sanguíneos, y del cordón ____________. La membrana que rodea al feto se llama ________________ y contiene líquido ______________, el cual sale momentos antes del parto. 33. Asocia cada definición de reproducción asexual con el concepto y ejemplo adecuado: •

CONCEPTOS: bulbos, bipartición, rizomas, estolones, esporulación, tubérculos, injerto.

•

EJEMPLOS: cebollas, bambú, protozoos, fresas, árboles, patatas, hongos

DEFINICIONES •

División en dos partes iguales, cada una de las cuales da lugar a un nuevo individuo.

•

Tallo subterráneo redondeado del que surgen varios brotes.

•

Tallo subterráneo horizontal del que surgen múltiples brotes hacia arriba.

•

Tallo subterráneo redondeado formado por capas concéntricas.

•

Tallo rastrero que en ciertos puntos desarrolla yemas y raíces.

•

Rama cortada que se inserta en otra planta.

•

Producción de esporas, cada una de las cuales produce otro individuo.

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ACTIVIDADES PROCEDIMENTALES Describe los procesos indicados en las imรกgenes y nรณmbralos.

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Observa el siguiente árbol genealógico de la evolución de los seres vivos en el planeta Tierra y responde a las preguntas.

a) ¿Qué tipo de vertebrados es el menos evolucionado o más primitivo? b) ¿Qué tipo de animal fue el antepasado común de todos los artrópodos? c) ¿De qué tipo de ser vivo descienden todas las plantas? Nombra las partes de esta flor →

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¿Qué mecanismo de dispersión de semillas utilizan las plantas conocidas como diente de león y arce, que aparecen en estas ilustraciones?

A partir de las siguientes ilustraciones, describe el proceso de germinación de una semilla.

SUGERENCIA DE TRABAJOS TIC Se divide la clase en parejas (o algún trío si es necesario). Se le asigna a cada pareja un grupo o filo de animales, para que investigue sobre él y elabore un trabajo: 1. ESPONJAS 2. MEDUSAS o CNIDARIOS 3. ANÉLIDOS 4. INSECTOS 5. ARÁCNIDOS 6. MOLUSCOS 7. EQUINODERMOS 8. PECES 9. ANFIBIOS 10. REPTILES 11. AVES 12. MARSUPIALES Los alumnos investigarán preferentemente en la Wikipedia, seleccionando lo que tenga que ver con la reproducción: tipo de reproducción, órganos reproductores, etc. El trabajo se presentará como diapositivas. La primera diapositiva contendrá el título y los nombres de los integrantes del grupo, aparte de una posible ilustración. El resto de diapositivas contendrán una imagen y algo de texto explicativo, resumido y con letra suficientemente grande.

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LECTURA COMPRENSIVA: Reproducción Vegetativa La reproducción es el proceso por el cual las plantas engendran o producen nuevos organismos para asegurar la conservación de la especie. En las plantas, la reproducción puede ser sexual o asexual. En el primer caso existe un apareamiento de células, combinando su información genética. En la reproducción asexual o vegetativa no existe tal fusión sino que se produce una multiplicación de los individuos por otros mecanismos; en unos casos a partir de células normales por fragmentación y división, y en otros por células germinales especiales. La mayor parte de las veces, la reproducción vegetativa se realiza a través de los tallos, que darán lugar a nuevas plantas. Para ello, en estos tallos aparecen raíces adventicias si surgen de su parte baja, o aéreas, si crecen más arriba. Los estolones o tallos rastreros son tallos aéreos horizontales que cuando son muy largos y tocan el suelo, generan raíces y tallos verticales. Por ejemplo, la fresa. Pero los tallos también pueden desarrollar rizomas: tallos horizontales subterráneos que crean raíces adventicias y se convierten en plantas independientes. Así ocurre, por ejemplo, con los tubérculos (patatas). Las plantas bulbosas (como los gladiolos, los ajos) desarrollan un tipo particular de reproducción vegetativa, a través de bulbos, cornos o rizomas. Los bulbos son tallos subterráneos formados por hojas carnosas concéntricas que con el tiempo se dividen en varios bulbillos, de los que saldrán nuevas plantas. Los cornos son tallos subterráneos rodeados de hojas gruesas y carnosas, que almacenan alimento durante el invierno. Los rizomas son tallos subterráneos horizontales que cada cierta distancia emiten tallos verticales. Cuando llega la primavera, estos tallos desarrollan raíces y forman una nueva planta. Algunas las plantas pueden desarrollar reproducción vegetativa a partir de otras partes que no sea el tallo. Por ejemplo, algunas plantas poseen hojas con yemas, las cuales, al caer, pueden originar una planta adulta. Otras plantas producen semillas y frutos sin una previa fecundación. Las esporas de los helechos son otro ejemplo de reproducción vegetativa. Reproducción vegetativa artificial • Injertos: Un fragmento de tallo de una planta (injerto), se introduce dentro del tallo o tronco de la misma especie o distinta, pero que sea afín. Se suele usar en árboles frutales o especies ornamentales. • Estacas: la reproducción por estacas consiste en cortar un fragmento de tallo con yemas y enterrarlo. Después se espera hasta que broten raíces. Así se obtiene una nueva planta. • Esqueje o gajos: tallos que se preparan, en recipientes con agua o en tierra húmeda, donde forman nuevas raíces, tras lo cual pueden plantarse. • Cultivo de tejidos: cultivo realizado en un medio libre de microorganismos y utilizando soluciones nutritivas y hormonas vegetales, que provocan el crecimiento de raíces, tallos y hojas a partir de un fragmento de una planta. • Acodo: consiste en enterrar una parte de la planta y esperar a que arraigue. Entonces se corta y se trasplanta. Se utiliza en las vides. PREGUNTAS DE COMPRENSIÓN 1. 2. 3. 4. 5.

Diferencia entre reproducción sexual y asexual. Si queremos reproducir una planta idéntica a otra ¿qué tipo de reproducción usaremos y por qué? Tipos y ejemplos de tallos subterráneos. ¿Por qué algunas plantas almacenan alimento en tallos subterráneos? Muchas plantas de maceta o jardín se pueden reproducir mediante esquejes o estacas. Piensa algunos ejemplos.

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TEMA 3 RELACIÓN Y COORDINACIÓN Objetivos didácticos:

1. 2.

Conocer la importancia para la supervivencia de la función de relación.

3. 4. 5.

Diferenciar comportamientos innatos de comportamientos adquiridos.

Conocer el mecanismo básico de estímulo-respuesta, órganos receptores y efectores, y la importancia de un sistema de coordinación inteligente, en animales. Poner ejemplos de adaptaciones de los órganos de los sentidos a distintas situaciones medioambientales. Poner ejemplos de la función de relación en las plantas.

conocer los elementos fundamentales que intervienen en la función de relación.

•

realizar experiencias sencillas (tropismos...) para comprobar la incidencia que tienen en estas funciones variables como la luz, el oxígeno, la clorofila, el alimento, la temperatura, etc.

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ESTÍMULO Y RESPUESTA Se denomina estímulo a cualquier factor capaz de provocar una respuesta en un ser vivo. Puede ser un olor, la presencia de otro ser vivo o la simple aparición o desaparición de la luz lo que provoque que un ser vivo se comporte de determinada manera. Los estímulos físicos son la temperatura, la luz, la vibración, etc. Los estímulos químicos son olores, sabores o sustancias inyectadas en el cuerpo. Los estímulos son recibidos por receptores adecuados, como por ejemplo nuestros cinco sentidos, que reciben estímulos exteriores a nuestro cuerpo. Pero también tenemos receptores internos, para detectar el dolor o el hambre, por ejemplo. Algunos animales perciben estímulos que nosotros somos incapaces, como ultrasonidos, vibraciones, olores muy tenues, etc. La percepción es la interpretación del estímulo por parte del cerebro. Por ejemplo, el cerebro es el encargado de seleccionar los estímulos más importantes, y clasificarlos como positivos o negativos. Algunos estímulos no son interpretados por el cerebro antes de producir la respuesta: se trata de las respuestas reflejas, como por ejemplo al tocar algo que pincha, inmediatamente quitamos la mano. Los actos reflejos son comportamientos innatos, ya que se heredan de los progenitores y no requieren aprendizaje, como el llanto, la tos, los ladridos... Los instintos que guían a todos los animales en la mayoría de sus comportamientos son también comportamientos innatos más o menos complejos, como construir un nido o tejer una telaraña. Los animales más evolucionados son capaces de adquirir comportamientos mediante el aprendizaje. Normalmente, el procedimiento para adquirirlos es el de ensayo-error, es decir, el animal prueba de distintas formas hasta que consigue lo que quiere, memorizando el modo con el que lo ha conseguido. El ser humano puede domesticar a los animales, esto es, enseñarles ciertos comportamientos, premiando los comportamientos deseados y castigando los no deseados. ADAPTACIONES DE LOS SENTIDOS Ya explicamos en el tema de la reproducción sexual, que la selección natural hace sobrevivir a los seres más adaptados a su entorno, los cuales transmiten sus características a los descendientes, lo que constituye la evolución de las especies. Un ejemplo muy claro de evolución son los órganos de los sentidos: si un sentido es vital para la supervivencia (por ejemplo, el olfato de un cazador para localizar sus presas), ese sentido se desarrolla muchísimo, pero si no se utiliza (la vista en los animales que viven en cuevas o bajo tierra), ese sentido se atrofia y puede llegar a desaparecer por completo. LA COORDINACIÓN Y EL SISTEMA ENDOCRINO La coordinación es la elaboración de la respuesta más adecuada a un estímulo. La coordinación la llevan a cabo dos sistemas:

•

SISTEMA NERVIOSO: formado por el cerebro y los nervios. Los vertebrados, además, poseen la médula espinal. Este sistema proporciona respuestas rápidas, ya sean innatas o aprendidas. El sistema nervioso central (cerebro y médula espinal) es la parte encargada de tomar las decisiones, aunque la médula sólo interviene en actos reflejos. Las células de estos sistemas (neuronas) tienen unas prolongaciones (axones) que se agrupan formando los nervios, que son los caminos que siguen los impulsos eléctricos. Podemos distinguir dos tipos de nervios:

◦ Los nervios sensitivos: están conectados a los órganos de los sentidos, y transmiten información hacia el sistema nervioso central.

◦ Los nervios motores: están conectados a los músculos o glándulas, y ejecutan las órdenes del sistema nervioso central. Esta respuesta puede consistir en un movimiento (para lo que se necesita un músculo) o en la producción de una sustancia (en una glańdula) Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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•

SISTEMA ENDOCRINO: formado por glándulas que fabrican hormonas. Estas hormonas son sustancias químicas que regulan muchas reacciones químicas en distintas partes del organismo. Por ejemplo, las hormonas del crecimiento marcan el ritmo de crecimiento más adecuado para el ser vivo, y las hormonas sexuales coordinan todo el proceso de reproducción.

LAS RESPUESTAS EN LAS PLANTAS Las plantas reaccionan ante estímulos diferentes a los animales: luz, agua, temperatura, etc. y sus respuestas pueden ser de dos tipos:

•

TROPISMOS: es el crecimiento de la planta marcado por algún agente externo. Por ejemplo: ◦ ◦ ◦

•

FOTOTROPISMO: es el crecimiento de la planta hacia la luz. GEOTROPISMO: es el crecimiento de la raíz en dirección opuesta a la gravedad. TIGMOTROPISMO: es el crecimiento de la planta trepadora, manteniendo el contacto con el elemento que le sirve de apoyo.

NASTIAS: es el movimiento de la planta ante un agente externo. Por ejemplo: ◦ ◦ ◦

La apertura y cierre de las flores en un ciclo diurno. El plegamiento de las hojas de la mimosa al tocarlas. El cierre de las hojas de una planta carnívora al contacto con el insecto.

Actividades en relación con la función de coordinación en los seres vivos 1. ¿Por qué no podría sobrevivir un animal si no tuviera órganos de los sentidos, pero sí sobreviven las plantas sin ellos? 2. Algunas especies de animales, por evolución, tienen la vista muy atrofiada o son completamente ciegos. ¿Por qué? Pon ejemplos y di qué otros sentidos tienen más desarrollados. 3. ¿Dónde se encuentran las neuronas? ¿En qué se diferencian estas células de las demás? 4. En el cerebro reside la inteligencia de los animales, y sin embargo algunos animales carecen de él. Pon ejemplos y explica por qué no lo necesitan. 5. Cuando entrenamos lo suficiente, muchos actos se convierten en reflejos. Otros reflejos son innatos. Pon ejemplos de uno y otro tipo de actos reflejos, y explica cómo se producen. 6. Muchos animales que se consideran inteligentes, en realidad obran por instinto. Pon un ejemplo. ¿Qué ocurriría si un animal de esa especie naciera sin ese instinto? ¿En qué se diferencia el instinto de la verdadera inteligencia? 7. En determinadas situaciones, nuestro cuerpo produce hormonas, como la adrenalina. Investiga en qué circunstancias se produce y qué efectos produce sobre nuestro cuerpo. 8. Podemos conseguir que un animal responda de una determinada manera cuando recibe un cierto estímulo. Es lo que se llama domesticar. Pon un ejemplo y explica cómo se puede conseguir. 9. “Las plantas son seres vivos, aunque no reaccionan.” ¿Es esta afirmación totalmente cierta? Pon ejemplos. 10. Muchas plantas crecen de manera desigual, más por un lado que por otro, de modo que el tronco no queda en el centro. ¿A qué se puede deber? 11. Al sacar una maceta de un tiesto, a menudo ocurre que el fondo está lleno de raíces pero en la superficie no se veía ninguna. ¿A qué se debe esto?

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ACTIVIDADES PROCEDIMENTALES Los animales que viven en lugares cálidos presentan orejas más largas y puntiagudas, para aumentar la superficie de evaporación. En cambio, los que habitan en lugares fríos tienden a presentar orejas redondeadas que no sobresalen apenas, para no perder calor. Intenta deducir en qué región del planeta viven estas especies: •

Región fría

•

Región templada

•

Región cálida

•

Región ecuatorial

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SUGERENCIA DE TRABAJOS TIC Se divide la clase en parejas (o algún trío si es necesario). Se le asigna a cada pareja un grupo o filo de animales, para que investigue sobre él y elabore un trabajo: 1. MEDUSAS o CNIDARIOS 2. ANÉLIDOS 3. INSECTOS 4. ARÁCNIDOS 5. MOLUSCOS 6. EQUINODERMOS 7. PECES 8. ANFIBIOS 9. REPTILES 10. AVES 11. MAMÍFEROS Los alumnos investigarán preferentemente en la Wikipedia, seleccionando lo que tenga que ver con la coordinación y órganos de los sentidos: inteligencia, locomoción (desplazamiento)... El trabajo se presentará como diapositivas. La primera diapositiva contendrá el título y los nombres de los integrantes del grupo, aparte de una posible ilustración. El resto de diapositivas contendrán una imagen y algo de texto explicativo, resumido y con letra suficientemente grande.

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TEMA 4 ECOLOGÍA Objetivos didácticos:

Diferenciar los niveles de organización de los seres vivos: población, especie, comunidad, ecosistema, biosfera.

2. 3. 4. 5.

Explicar por qué el biotopo es una parte fundamental del ecosistema.

Representar un ecosistema mediante redes o pirámides tróficas, sabiendo clasificar a los seres vivos en productores, consumidores 1º, 2º o 3º, o descomponedores.

Importancia de los seres carroñeros (necrófagos, coprófagos, etc) y descomponedores para cerrar el ciclo de la materia.

Describir los principales biomas terrestres.

Describir las características de los principales ecosistemas que se encuentran en España. Nombrar los principales factores abióticos y poner ejemplos de su incidencia en los seres vivos. Explicar y poner ejemplos de los distintos tipos de relaciones intraespecíicas e interespecíficas, indicando si los seres vivos que participan se benefician o se perjudican.

Criterio de evaluación nº7. Identificar los componentes bióticos y abióticos de un ecosistema cercano, valorar su diversidad y representar gráficamente las relaciones tróficas establecidas entre los seres vivos del mismo, así como conocer las principales características de los grandes biomas de la Tierra. •

comprender el concepto de ecosistema y ser capaz de reconocer y analizar los elementos de un ecosistema concreto,

•

obtener datos de algunoscomponentes abióticos (luz, humedad, temperatura,topografía, rocas, etc.) y bióticos (animales y plantas más abundantes);

•

interpretar correctamente las relaciones y mecanismos reguladores establecidos entre ellos, y valorar la diversidad del ecosistema y la importancia de su preservación.

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NIVELES DE ORGANIZACIÓN Los seres vivos no viven aisladamente, sino que se relacionan entre ellos, ya sean de su misma o de distinta especie, ya sea para colaborar o para competir. Desde este punto de vista, diferenciamos los siguientes niveles:

1. Población: individuos de la misma especie que viven en un mismo lugar. 2. Comunidad o biocenosis: seres vivos que comparten un mismo lugar. 3. Ecosistema: conjunto formado por los seres vivos y el lugar en el que viven, con todas sus características.

4. Bioma: extensa zona del planeta con un determinado clima, lo que condiciona el tipo de seres que allí pueden vivir.

5. Biosfera: zona habitada del planeta Tierra.

FACTORES ABIÓTICOS Los factores abióticos13 son todas las condiciones medioambientales que condicionan a los seres vivos y forman parte del ecosistema. 1. FACTORES CLIMÁTICOS: las precipitaciones y la temperatura 2. FACTORES FÍSICO-QUÍMICOS: la luz, la salinidad del agua, la disponibilidad de oxígeno, la composición química del suelo, etc. Se denomina factor limitante a cualquier factor que limita el desarrollo de una o varias especies en un ecosistema, y puede impedir que vivan en el mismo. Por ejemplo, en una zona muy seca la falta de agua limita el crecimiento de las plantas. En el mar, la salinidad limita e impide la vida de los peces que no están adaptados a vivir en aguas ricas en sal. FACTORES BIÓTICOS Son las relaciones que establecen los seres vivos entre sí, ya sean de la misma o de distinta especie:

1. Relaciones intraespecíficas14: • Familia: los progenitores ayudan a sus hijos, o a los hijos de sus hermanos, a • • •

sobrevivir. Asociaciones gregarias: los animales se agrupan temporalmente en manadas, bandadas, bancos, etc. para defenderse, emigrar, buscar alimento o reproducirse. Colonias: los animales viven permanentemente juntos, como los corales. Sociedades: los animales, siendo de la misma especie, se diferencian y especializan según su función, como por ejemplo las hormigas: reina, obrera, soldado, etc.

2. Relaciones interespecíficas: • Mutualismo o simbiosis: es una relación de colaboración entre dos seres vivos. Simbiosis es cuando no pueden sobrevivir el uno sin el otro, como las bacterias que tenemos en el intestino. Mutualismo es cuando se pueden separar, como el pez payaso y la anémona. • Comensalismo: es una relación en la que uno se beneficia (el comensal), sin perjudicar o beneficiar al otro (el huésped). Por ejemplo, las rémoras que acompañan a los tiburones para comer los restos de comida. • Parasitismo: es una relación en la que uno se beneficia (el parásito) mientras 13 Abiótico está formado por el prefijo “a” (sin) y “bio” (vida) 14 Intra = significa “dentro” (de la misma especie) e Inter = significa “entre” (distintas especies) Cicncias de la Naturaleza 2º de ESO

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• •

perjudica al otro (huésped) sin llegar a matarlo, al menos directamente, aunque a veces el huésped queda tan debilitado que llega a morir. Hay parásitos externos (el mosquito) o internos (lombriz intestinal). Depredación: es una relación en la que uno (el depredador) mata a otro (la presa) para alimentarse de él. Por ejemplo, el león y el antílope. Competencia: por los recursos alimenticios. Por ejemplo: los animales herbívoros compiten por el alimento y las plantas de un bosque compiten por la luz.

RELACIONES TRÓFICAS Los seres vivos del ecosistema se alimentan unos de otros, constituyendo una cadena trófica o alimentaria, que siempre comienza con un productor, es decir, un ser vivo autótrofo. Esto puede representarse de varias maneras:

•

PIRÁMIDE TRÓFICA: los seres vivos se colocan formando escalones, cada vez de menor tamaño: productores, consumidores primarios, secundarios y terciarios. Los consumidores primarios son los animales herbívoros que se alimentan de productores. Los consumidores secundarios son animales carnívoros, normalmente pequeños, que sólo se alimentan de herbívoros. Los consumidores terciarios son grandes depredadores, que pueden cazar todo tipo de animales. Se puede añadir un quinto escalón, el de los descomponedores y carroñeros. Estos desempeñan un papel muy importante al descomponer la materia orgánica, liberando las sales minerales que los productores necesitan, consiguiendo así cerrar el ciclo de la materia en los ecosistemas. Los descomponedores son larvas, hongos, insectos y algunos vertebrados. •

CADENA TRÓFICA: serie de seres vivos, cada uno de los cuales sirve de alimento al siguiente ser de la cadena. El primer ser vivo de la cadena siempre es un productor, el siguiente un consumidor primario, etcétera.

•

RED TRÓFICA: varias cadenas tróficas entrelazadas, que comparten algunos eslabones. Las flechas indican quién sirve de alimento a quién.

Si el ciclo de la materia no se cierra correctamente en un ecosistema, empieza a acumularse materia en descomposición, dificultando o impidiendo el crecimiento de los seres vivos, como por ejemplo en un bosque si se acumulasen las hojas un año tras otro. Además, las sales minerales liberadas en la descomposición son necesarias para el crecimiento de las plantas, por lo que el suelo se va empobreciendo, hasta que sólo crecen en él las llamadas “malas hierbas” que, en realidad, son plantas especializadas en vivir en suelos muy pobres. PRINCIPALES ECOSISTEMAS ESPAÑOLES •

BOSQUE ATLÁNTICO: es un ecosistema de clima frío y húmedo, en el que predominan los árboles de hoja caduca, como el haya, el castaño, etc. La finalidad de esta adaptación es proteger las hojas de las heladas del invierno, guardando la valiosa clorofila en el tronco, para luego producir rápidamente muchas hojas al llegar la primavera. Respecto a la fauna, destacamos el oso, las ardillas, etc.

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BOSQUE MEDITERRÁNEO: es un ecosistema de clima cálido y seco, en el que predominan los árboles de hoja perenne, pequeñas y duras (para reducir las pérdidas de agua), como la encina, el algarrobo, el acebuche, el alcornoque, etc. También tienen una gran importancia en este ecosistema los matorrales (coscoja, lentisco, romero, tomillo). Respecto a los animales, destacamos el lince, el conejo, el jabalí, etc.

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BOSQUE DE RIVERA: es un ecosistema propio de las orillas de los ríos, con árboles cuyas raíces resisten el exceso de humedad: arces, sauces, álamos, chopos, etc.

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HUMEDALES: son ecosistemas mixtos acuático-terrestres, lugares de cría de numerosas aves, como patos, flamencos, garzas, etc. Respecto a la flora, destacamos el junco.

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ISLAS Y COSTAS: en sus rocas viven numerosos seres vivos, como crustáceos, bivalvos, peces y equinodermos, además de algas.

GRANDES BIOMAS Son grandes zonas de la Tierra con características similares y con fauna y flora comunes. 1. TUNDRA: es el ecosistema más frío, nevado casi todo el año, incluso el suelo suele estar congelado (permafrost). Durante el corto verano se desarrollan hierbas e insectos, y acuden algunos animales migratorios, como el alce. 2. TAIGA: es un ecosistema bastante frío, nevado todo el invierno. Los árboles son coníferas, que con su forma se protegen de la nieve, para que no tronche sus ramas. Los animales están adaptados a la nieve con pelaje grueso y color blanco. 3. BOSQUE TEMPLADO: incluye el bosque atlántico y el bosque mediterráneo. Es el que predomina en las zonas más habitadas del planeta. 4. ESTEPAS Y SABANAS: son zonas subdesérticas (próximas al desierto) con escasas lluvias. La estepa es más fría que la sabana. Predominan las hierbas, con escasos árboles adaptados a la sequía. 5. DESIERTOS: son zonas de escasas lluvias y, sin embargo, algunos animales y plantas se han adaptado a vivir allí. 6. BOSQUE TROPICAL: es un ecosistema lluvioso, de clima constante todo el año. Las plantas son de hoja grande y perenne. Muchas plantas son epifitas, es decir, crecen sobre otras plantas, para conseguir la luz necesaria.

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ACTIVIDADES CONCEPTUALES Actividades en relación con el concepto de ecosistema 1.

“Un ecosistema es un trozo de naturaleza virgen.” ¿Es cierta o falsa esta afirmación? Explícalo con ejemplos.

“Un ecosistema está formado por todos los seres vivos que viven en un cierto lugar.” ¿Por qué es falsa esta afirmación? En vez de ecosistema, ¿qué palabra deberíamos emplear?

Una charca ¿es un ecosistema? Explica qué condiciones tendría que reunir para ser considerada un ecosistema.

Indica cuáles de las siguientes regiones de la Tierra pueden considerarse ecosistemas: un desierto, un océano, un volcán, una isla, un iceberg, una cueva, la Antártida, la estratosfera, el manto.

Pon tres ejemplos de ecosistemas creados por el ser humano.

¿Podemos trasladar un ser vivo de un ecosistema a otro, esperando que se adapte a él?

¿Por qué el cambio climático está afectando a los ecosistemas?

En muchas especies animales encontramos “familias”. ¿Qué animales pueden formar parte de una familia? ¿Cómo sobreviven las crías en las especies donde no existen relaciones familiares?

“Los animales de la misma especie se ayudan mutuamente.” ¿Es esto siempre cierto? Pon ejemplos.

10. La competencia por los recursos que ofrece el medio ¿es exclusiva de los animales? Pon ejemplos. 11. ¿En qué se diferencia una colonia de animales de una sociedad animal? 12. En casi todos los tipos de animales encontramos alguno que se dedica al parasitismo. Nombra cinco animales parásitos. Investiga: ¿existen plantas parásitas? 13. A veces un animal se aprovecha de un huésped, pero no le causa daño ni beneficio. ¿Cómo se llama esta relación? Pon dos ejemplos. 14. Cierta flor tiene un diseño tan especial que sólo puede ser polinizada por un insecto, el cual, a cambio, recibe néctar. ¿Cómo se denomina esta relación? Pon otro ejemplo de la misma. 15. Cómo se llama la relación que mantienen los siguientes seres vivos, y explica si es positiva o negativa para cada uno de ellos. 1. La rémora y el tiburón. 2. La tenia o solitaria y la vaca. 3. El león y la cebra. 4. El águila y sus pollos. 5. El rebaño de búfalos. 16. ¿Qué concepto se está definiendo en cada caso? 1. sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos y el medio físico donde se relacionan _______________ 2.

zona extensa del planeta que comparte clima, flora y fauna ____________

área de condiciones ambientales uniformes que provee espacio vital a un conjunto de flora y fauna. (es casi sinónimo del término hábitat) ______________

es el conjunto de organismos de todas las especies que coexisten en un espacio definido _____________

grupo de organismos capaces de entrecruzarse y de producir descendencia fértil ________

Actividades en relación con la cadena trófica 17. Nombra cinco organismos productores, cinco consumidores primarios, cinco consumidores secundarios y cinco descomponedores o carroñeros, que estén presenten en los ecosistemas españoles. 18. Si un ecosistema se contamina con metales pesados, éstos van pasado de uno a otro eslabón de la cadena alimentaria o trófica, ya que no pueden ser excretados. ¿Qué seres vivos acumularán más metales pesados en su organismo? ¿Por qué?

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19. Si hacemos desaparecer a los grandes depredadores de un ecosistema, ¿qué ocurrirá? 20. Se ha observado que, cuando aumenta o disminuye el número de conejos presentes en un bosque, poco tiempo después también aumenta o disminuye el número de zorros. Explica este ejemplo de equilibrio ecológico. 21. En las películas infantiles vemos con frecuencia animales “buenos”, que se ayudan entre sí, y animales “malos” que hacen daño a los otros. ¿Qué animales se pueden considerar “buenos” y cuáles “malos” en un ecosistema natural? 22. En una granja alimentamos a los animales con pienso, mientras los excrementos son acumulados en un estercolero. ¿Qué consecuencias tiene que el ciclo de la materia no esté cerrado en este tipo de ecosistemas? ¿Cómo podría solucionarse? 23. Construye una pirámide trófica del ECOSISTEMA BOSQUE MEDITERRÁNEO con estos seres vivos: jabalí, cigüeña, mochuelo, ciervo, conejo, culebra-de-escalera, paloma-torcaz, lince, saltamontes, cigarra, escarabajo, encina, jara, cantueso, romero, tomillo, perdiz, cabra-montés, ratón, águila, lagarto-ocelado, gineta, buitre. Elabora también dos cadenas tróficas y una red trófica utilizando algunos de ellos. Actividades en relación con los principales biomas y ecosistemas españoles 24. Asocia los siguientes seres vivos al bioma al que pertenecen: león, oso, boa, pingüino, liana, abeto, haya, roble, acacia, cactus, ébano, caribú, ciervo, camello, cocodrilo, hipopótamo, jirafa, mandril, cacatúa, insecto palo, lagarto, escorpión, perdiz, pavo real, águila. 25. ¿En qué se diferencia el clima propio del bosque caducifolio atlántico del bosque mediterráneo? Explica cómo se adaptan las plantas de estos ecosistemas a las características climáticas. 26. Explica cómo se adaptan algunas plantas y animales a vivir en el desierto. 27. ¿Qué ecosistemas naturales podemos encontrar en el entorno más cercano a nuestra localidad? Cita algunos seres vivos que podríamos encontrar en ellos.

ACTIVIDADES DE INVESTIGACIÓN 28. En España tenemos actualmente varios problemas de plagas, ya sean animales o plantas. Busca en internet algunos ejemplos y explica a qué se deben. 29. Los bosques tropicales albergan a la mayor parte de las especies de seres vivos de nuestro planeta, y sin embargo están disminuyendo rápidamente. Busca en internet las principales causas.

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ACTIVIDADES PROCEDIMENTALES Hemos hecho un inventario de los principales animales de un bosque y hemos averiguado de qué se alimentan: Animales

Alimentación

Escarabajo crisomela

Sauces, mimbreras, chopos

Insecto colémbolo

Hojarasca variada

Avispa taladradora

Sauce

Araña

Todo tipo de insectos

Cangrejo de río

Insectos acuáticos

Rana

Insectos acuáticos, cangrejos, arañas, escarabajos

Verderón

Arañas, escarabajo crisomela

Cernícalo

Verderones, ranas, escarabajo crisomela

Piojos de plumas

Verderones, cernícalos

➢ ➢

Clasifica qué tipo de consumidores son estos animales. Construye una red trófica. Para ello conviene ordenarlos de manera que los productores se sitúen en la parte de abajo, a continuación por encima de ellos los consumidores primarios, luego los secundarios y, dominando toda la red, los terciarios. Los detritívoros colócalos debajo de los productores.

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Representa los siguientes ecosistemas mediante una red o pirámide trófica, a tu elección. Ecosistema Terrestre 1. Pico picapinos 2. Comadreja 7. Escolopendra 8. Petirrojo

3. Conejo 9. Pulgón

4. Tordo 5. Caracol 10. Mariquita

Ecosistema Acuático 1. Rana 2. Renacuajo 5. Escarabajo acuático (ditisco)

3. Caracol 6. Espinoso

4. Ninfa de caballito del diablo

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6. Ratón

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SUGERENCIA DE TRABAJOS TIC Se divide la clase en parejas. Se le asigna a cada pareja un bioma o ecosistema, para que investigue sobre él y elabore un trabajo: 1. TUNDRA 2. TAIGA 3. BOSQUE CADUCIFOLIO 4. BOSQUE TROPICAL 5. DESIERTO 6. ESTEPA 7. SABANA 8. BOSQUE MEDITERRÁNEO 9. BOSQUE DE RIVERA 10. LAGUNAS O HUMEDALES 11. ALTA MONTAÑA 12. AGUA DULCE (RÍOS Y LAGOS) 13. MARINO: DOMINIO PELÁGICO 14. MARINO: DOMINIO BENTÓNICO Parques Naturales de Andalucía 15. Doñana 16. Sierra Nevada 17. Aracena/Sierra Norte (Sevilla)/Hornachuelos 18. Cazorla, Segura y Las Villas 19. Cabo de Gata – Níjar 20. Sierra Subbética (Córdoba) 21. Grazalema/Alcornocales 22. Despeñaperros, Sierra de Andújar y Cardeña-Montoro 23. Bahía de Cádiz/Estrecho de Gibraltar Los alumnos investigarán en internet, seleccionando lo que tenga que ver con factores abióticos (clima principalmente), fauna y flora características. Como introducción, podrán poner un mapa de su localización y algo sobre la importancia o interés de dicho ecosistema. El trabajo se presentará como diapositivas. La primera diapositiva contendrá el título y los nombres de los integrantes del grupo, aparte de una posible ilustración. El resto de diapositivas contendrán una imagen y algo de texto explicativo, resumido y con letra suficientemente grande. OTROS TRABAJOS SUGERIDOS Se puede encargar a los alumnos construir una red trófica o pirámide alimentaria del ecosistema más próximo a nosotros: el BOSQUE MEDITERRÁNEO. Se presentará en cartulina, y se podrán hacer dibujos de los animales más representativos.

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