Los intercambios de energía

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Energías, cambios y movimientos
Los intercambios de
energía
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Actividades
1. Apoyen sobre una mesa una reglita de plástico, de manera que sobresalga unos 15
cm. Apriétenla fuertemente contra la mesa y hagan vibrar la parte que sobresale para
que se produzca un sonido.
a) ¿Qué ocurre si la regla deja de vibrar? Deja de producirse sonido
Expliquen cómo se produce el sonido que escucharon. La vibración de la regla se
transmite por el aire hasta nuestros oídos y hace vibrar el tímpano, lo que
percibimos como sonido.
b) ¿Cómo pueden hacer para que el sonido resulte más intenso? Haciendo vibrar la
regla con mas fuerza.
c) Estudien qué pasa al variar la longitud de la porción que vibra. ¿Cómo pueden conseguir un sonido más grave? Los sonidos se hacen más graves o más agudos.
Si aumentamosla longitud de la regla los sonidos serán más agudos
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Actividades
1. Para enfriar una papa recién cocinada, la colocamos dentro de un recipiente con agua
fría.
a) ¿Qué sucede entonces? La papa se enfría y el agua se calienta ¿Cómo cambia
la temperatura de la papa? La temperaura de la papa disminuye ¿Y la del agua?
Aumenta.
b) ¿Dirían que existe un intercambio de energía en este proceso? ¿Por qué? Expliquen cuál es el cuerpo que cede y cuál el que absorbe energía. En este proceso
hay un intercambio de energía térmica, la energía de la papa y la del agua al
final del proceso es diferente que al comienzo. La papa cede energía térmica
y el agua la absorbe.
c) Mientras la papa se cocina en una olla con agua sobre una hornalla, ¿existe un intercambio de energía? Sí, hay intercambio de energía. ¿Qué cuerpo la absorbe?
¿Cuál la cede?. El gas cede energía térmica cuando se quema, hay una transformación de energía química en energía térmica. El agua absorbe energía
térmica, al igual que la papa.
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Actividades
1. Ahora respondan las siguientes preguntas:
a) Expliquen qué sucede con la energía cinética de una pelota que rueda por el
suelo y termina frenándose.
El rozamiento hace que la energía cinética de la pelota se transfiera desordenadamente a las partículas de las superficies que rozan, es decir, transforma la energía cinética de la pelota en energía térmica de la pelota y el
suelo.
b) ¿Por qué es necesario que el motor funcione para que un auto se mantenga
en movimiento?
• Ciencias Naturales
Porque el rozamiento del auto con el suelo y el aire y de las partes del motor
entre ellas hace que todos estos materiales se calienten, es decir que la energía
del movimiento se transforma en gran parte en energía térmica, reduciéndose la
velocidad del auto.
2. Un niño sube por la escalera de un tobogán para luego dejarse resbalar.
a) ¿Qué tipos de energía pueden detectar en esta acción?
Energía gravitatoria que aumenta a medida que el niño asciende, energía cinética cuando el niño cae por el tobogán y energía térmica por el rozamiento entre la
ropa del niño y la superficie del tobogán.
b) ¿El sistema es conservativo o no conservativo? ¿Por qué?
El sistema es no conservativo porque no toda la energía mecánica se conserva, la
energía gravitatoria se transforma en energía cinética y calor por el rozamiento.
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Experiencia
Elaboración de conclusiones
c) ¿Cuál de las latas absorbió mayor cantidad de energía solar?
La negra.
d) ¿Cuál absorbió la menor cantidad de energía?
La plateada (o la blanca, si la plateada no es muy lustrosa).
e) ¿Cuál es la explicación de la diferencia entre las cantidades de energía absorbidas por
las latas?
Cada color absorbe la radiación en un grado diferente que los otros.
f) ¿Por qué es importante asegurar que todas las latas contienen la misma cantidad de agua
al hacer la experiencia?
Porque la energía absorbida se reparte entre todas las partículas de agua. Si hay
más agua, le “toca” menos energía a cada partícula y la temperatura, que mide la
concentración de la energía, resulta menor. Para comparar qué color absorbió más
energía a partir de la temperatura medida, se debe garantizar que la energía absorbida se reparta entre la misma cantidad de partículas en cada lata.
g) ¿Cuánto les parece que cambiará la temperatura del agua en su lata si repiten la expe-
riencia con el doble de agua? Si tienen tiempo, comprueben sus predicciones haciendo
la experiencia.
Despreciando las pérdidas de energía hacia el ambiente, con el doble de agua se
alcanzaría la mitad de temperatura al cabo del mismo tiempo.
h) ¿Por qué se recomienda usar ropas claras durante el verano y oscuras durante el invier-
no?
Los colores claros absorben peor la radiación que los oscuros. La ropa oscura en el
verano hace que la temperatura del cuerpo aumente.
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Actividades
1. Una persona realiza la experiencia de soltar, sin empujarla, una bolita desde el borde
de una fuente. Usen el concepto de energía para explicar por qué observa los siguientes
hechos:
Los intercambios de energía •
a) La bolita no sobrepasa nunca el borde opuesto del recipiente.
Ayuda: piensen qué tipos de energía hay en juego, cuando la bolita está quieta y
cuando se mueve, y cómo es su balance.
La bolita en el borde tiene energía gravitatoria, cuando cae la energía gravitatoria se transforma en energía cinética, cuando asciende hasta el otro borde
la energía cinética se transforma nuevamente en gravitatoria. La energía gravitatoria final no puede ser mayor que la que tenía al comienzo
b) Después de oscilar muchas veces dentro del recipiente, la bolita termina por frenarse. ¿Qué ocurrió con la energía que la bolita tenía al comienzo? ¿Puede haber
desaparecido?
La altura que alcanza la bolita es cada vez menor hasta detenerse porque
parte de la energía mecánica inicial se pierde. Esto se debe a que parte de la
energía cinética se va transformando en energía térmica por el rozamiento de
la bolita con la superficie de la fuente.
c) Uno de los primeros métodos de los seres humanos para encender fuego fue frotar
entre sí dos pedazos de madera muy combustible. ¿Qué relación encuentran entre
este hecho y lo que sucede con la bolita en el recipiente?
La fricción entre los dos pedazos de madera libera enería térmica, como consecuencia ambos trozos de madera se calientan hasta el punto en que se
encienden. El rozamiento de la bolita contra la superficie de la fuente también
produce el calentamiento de la bolita y de la fuente, aunque en menor medida
que en el caso de la madera ya que el rozamiento es menor.
2. Experiencia
• Observen qué sucede. ¿Qué mecanismo de transmisión del calor está ocurriendo?
Por convección el agua caliente, coloreada, del frasco chico ascenderá, las
corrientes de convección mezclarán el agua caliente con la fría, finaolmente
toda el agua tendrá un color homogéneo.
3. Señalen la longitud y la amplitud de onda en el siguiente esquema:
Longitud de onda
Amplitud
de onda
4. Indiquen cuáles son los cuerpos que ceden y cuáles los que absorben energía en
cada una de las situaciones mostradas:
El agua líquida cede calor y el hielo lo absobe.
El calefactor cede calor y las manos absorben calor.
La boca de la persona cede calor y el helado lo absobe.
• Ciencias Naturales
5. Expliquen cómo se transmite el calor en cada una de las siguientes situaciones:
a) Una papa se cocina en un jarrito con agua.
El fuego libera calor que absorbe el jarro, lo transmite al agua y el agua a la
papa.
b) Una persona pone sus manos delante de una estufa eléctrica.
La energía eléctrica se transforma en energía térmica en la estufa, por convección el aire caliente llega hasta las manos de la persona y las calienta.
c) Una taza de té se enfría apoyada sobre una mesa de madera.
La energía térmica que cede el té pasa al aire más frío y a la mesa de madera.
d) El tanque de agua de una casa queda al rayo del sol.
La energía radiante del Sol calienta el agua del tanque.
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Actividades
6. Completen las palabras que faltan en el siguiente párrafo:
El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando existe una diferencia de temperatura entre ellos. Cuanto mayor es la temperatura de un cuerpo,
las partículas que lo forman se agitan con mayor velocidad, es decir, tienen mayor
energía cinética.
7. Eva, que está primera en la fila, quiere hacerle llegar un paquete a Miguel, que está último. Unan con una flecha cada una de las maneras de hacerlo con una de las formas de
transmisión del calor. Justifiquen su elección.
El paquete pasa de mano en mano desde el primero hasta el último lugar.
Radiación
Eva camina llevando el paquete hasta Miguel.
Conducción
Eva arroja el paquete por el aire y Miguel lo ataja.
Convección
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