A- IPAS 02 INSTRUMENTO PARA EL APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO -IPAS - NOMBRE ESTUDIANTE: FECHA: ASIGNATURA Física REFERENTE DE PLANEACIÓN MEDIADOR IPAS No 2 PERIODO 2 GRUPO TEMÁTICO Acústica CURSO 11 COMPETENCIAS CIUDADANAS Comprendo que la discriminación y la exclusión pueden tener consecuencias sociales negativas como la desintegración de las relaciones entre personas o grupos, la pobreza o la violencia. TIEMPO 4h DESEMPEÑO No 2 Comprender y describir cuantitativamente el efecto Doppler. CRÉDITOS 10 OPERACIONES MENTALES Razonamiento silogístico, inferencial y lógico. CRITERIOS DE EVALUACIÓN DOMINIO DE CONCEPTOS APLICACIÓN DE CONCEPTOS COMUNICACIÓN EFECTIVA SEGUIMIENTO INSTRUCCIONES Identifica el movimiento relativo entre un observador y una fuente de sonido. Comprende el concepto de calor específico. Ejercicios del referente conceptual. Calcula el cambio de frecuencia debido al efecto Doppler. Ejercicios del referente operacional. Explica el efecto Doppler usando ejemplos. Ejercicios de la actividad complementaria y comprensión lectora. Participa y realiza el trabajo en clase. Entrega el IPAS a tiempo, ordenado y con buena presentación. Actividad DC AC CE SE DEFINITIVA 1 2 3 NOTA PARCIAL AULA VIRTUAL APRECIACIÓN ESTETICA No dejes que el ruido de las opiniones ajenas apaguen tu voz interna. Steve Jobs. 1 REFERENTE CONCEPTUAL Actividad Diagnóstica Describe cómo es el sonido de una ambulancia que primero se está acercando hacia ti y luego se está alejando. Glosario Consultar el significado de los siguientes conceptos: Efecto Doppler. Marco Conceptual El efecto Doppler ocurre para cualquier tipo de ondas, incluso para la luz. Usando el efecto Doppler en la luz de las estrellas, los astrónomos saben que el universo se está expandiendo. A este fenómeno se le conoce como corrimiento al rojo. Efecto Doppler Seguramente has oído pasar un auto a toda velocidad junto a ti cuando estás parado al borde de la calle (figura 3). ¿Qué ocurre con el sonido del motor? Cuando el auto se aproxima, el sonido es más agudo que cuando se aleja, pero la persona que viaja en el automóvil siempre oye el mismo sonido. Este efecto ocurre porque una fuente de ondas se mueve respecto a un observador, mientras que el medio en que se propaga la onda, se encuentra en reposo con respecto al observador. El observador percibe la onda irradiada por la fuente con una frecuencia diferente a la emitida. Este fenómeno se denomina efecto Doppler, en honor a su descubridor, el físico y matemático austriaco Christian Doppler (1803-1850). Definición: Al cambio de frecuencia de las ondas debido al movimiento relativo entre la fuente y el observador se le llama efecto Doppler. Para encontrar la frecuencia que escucha el observador, se usa la siguiente ecuación: 𝑓0 = 𝑣 ± 𝑣0 𝑓 𝑣 ± 𝑣𝑓 𝑓 Donde: 𝑓0 : Frecuencia que escucha el observador 𝑓𝑓 : Frecuencia de la fuente que emite el sonido 𝑣: Velocidad del sonido 𝑣0 : Velocidad del observador 𝑣𝑓 : Velocidad de la fuente Convención de signos: Se Se Se Se usa usa usa usa signo signo signo signo positivo en el denominador cuando la fuente se aleja. negativo en el denominador cuando la fuente se acerca. positivo en el numerador si el observador se acerca. negativo en el numerador si el observador se aleja. REFERENTE OPERACIONAL Todos los ejercicios deben tener procedimiento. 2 En los ejercicios use la velocidad del sonido como 340 m/s. 1. Un conductor viaja hacia el norte sobre una autopista con una rapidez de 25 m/s. Una policía de tránsito, que viaja hacia el sur con una rapidez de 40 m/s se aproxima con su sirena produciendo un sonido a una frecuencia de 2500 Hz. a) ¿Qué frecuencia observa el conductor mientras se aproxima la patrulla? b) ¿Qué frecuencia detecta el conductor después de que lo rebase la patrulla? 2. Una persona parada en una calle escucha con una frecuencia de 400 Hz la bocina de un vehículo que se acerca con una rapidez de 25 km/h. ¿Cuál es la frecuencia de la bocina emitida por el vehículo? 3. Un parlante en el suelo emite una nota “mi” a 660 Hz. Una persona en un vehículo que se mueve a 30 km/h se acerca hacia el parlante y luego se aleja. (a) ¿Qué frecuencia escucha la persona cuando el vehículo se acerca al parlante? (b) ¿Qué frecuencia escucha la persona cuando el vehículo se aleja? 4. Una ciclista sostiene un celular que suena con una frecuencia de 320 Hz mientras se mueve a 10 m/s. Un vehículo se acerca al ciclista con una velocidad de 35 km/h. ¿Qué frecuencia escucharán las personas que están dentro del vehículo? ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS 1. ¿En qué situaciones de la vida real, podrías aplicar lo que viste en este IPAS? ESTRATEGIAS LECTORAS Leer la sección “Efecto Doppler” del capítulo 19 del libro Física Conceptual [2] y luego responder las preguntas. Efecto Doppler En la figura 19.15 se ve el patrón de las ondas de agua que produce un insecto al agitar las patas y agitarse de arriba abajo en el centro de un estanque tranquilo. El insecto no va a ninguna parte; más bien, mueve el agua en una posición fija. Las ondas que provoca son círculos concéntricos, porque la rapidez de la onda es igual en todas las direcciones. Si agita las patas a una frecuencia constante, la distancia entre las crestas de las ondas (la longitud de onda) es igual en todas direcciones. Las ondas llegan al punto A con la misma frecuencia con la que llegan al punto B. Esto quiere decir que la frecuencia del movimiento ondulatorio es igual en los puntos A y B, o en cualquier lugar próximo al insecto. Esta frecuencia de las ondas es la misma que la frecuencia de pataleo del insecto. Imagina que el insecto se mueve por el agua, con una rapidez menor que la de las ondas. De hecho, el insecto va tras una parte de las ondas que produjo. El patrón de las ondas se distorsiona y ya no está formado por círculos concéntricos (figura 19.16). La onda más exterior se produjo cuando el insecto estaba en su centro. La siguiente onda fue producida cuando el insecto estaba también en su centro, pero en un lugar distinto al centro de la primera onda, y así sucesivamente. Los centros de las ondas circulares se mueven en la misma dirección que el insecto. Aunque ese insecto mantiene la misma frecuencia de pataleo que antes, un observador en B observaría que le llegan ondas más a menudo. Mediría una frecuencia mayor. Esto se debe a que cada onda sucesiva tiene menor distancia por recorrer y, por lo tanto, llega a B con más frecuencia que si el insecto no se moviera acercándose a B. Por otro lado, un observador en A, mide que hay menor frecuencia, por el mayor tiempo entre las llegadas de las crestas de las ondas. Se debe a que para llegar a A, cada cresta debe viajar más lejos que la que le precedía, debido al movimiento del insecto. A este cambio de frecuencia debido al movimiento de la fuente (o al receptor) de las ondas se llama efecto Doppler (en honor al científico austriaco Christian Doppler, 1803-1853). 3 Las ondas en el agua se propagan sobre la superficie plana de este líquido. Por otro lado, las ondas sonoras y las luminosas se propagan en el espacio tridimensional en todas direcciones, como un globo cuando se infla. Así como las ondas circulares están más cercanas entre sí frente a un insecto que está nadando, las ondas esféricas del sonido o de la luz frente a una fuente en movimiento están más cercanas entre sí y llegan con mayor frecuencia a un receptor. El efecto Doppler es evidente al oír cómo cambia el tono de la sirena de una ambulancia conforme ésta se acerca, pasa a un lado y se aleja. Al acercarse el vehículo, el tono sonoro es mayor que el normal (como si fuera una nota musical más alta). Esto se debe a que las crestas de las ondas sonoras llegan al oído con más frecuencia. Y cuando el vehículo pasa y se aleja, se oye una disminución en el tono porque las crestas de las ondas llegan a los oídos con menor frecuencia. También, el efecto Doppler se percibe en la luz. Cuando se acerca una fuente luminosa hay un aumento de la frecuencia medida; y cuando se aleja, disminuye la frecuencia. A un aumento de la frecuencia de la luz se le llama corrimiento al azul, porque la frecuencia es mayor, hacia el extremo azul del espectro. A la disminución de la frecuencia de la luz se le llama corrimiento al rojo, porque indica un desplazamiento hacia el extremo de menor frecuencia, el extremo del rojo del espectro. Las galaxias lejanas, por ejemplo, muestran un corrimiento al rojo de la luz que emiten. Al medir ese corrimiento se pueden calcular sus velocidades de alejamiento. Una estrella que gira muy rápidamente tiene un corrimiento al rojo en el lado que se aleja de nosotros; y un corrimiento al azul, en el lado que gira hacia nosotros. Eso permite a los astrónomos calcular la rapidez de rotación de la estrella. Responde: ¿En el efecto Doppler cambia la frecuencia? ¿Cambia la longitud de onda? ¿Cambia la rapidez de la onda? ¿Puede observarse el efecto Doppler en las ondas longitudinales, en las ondas transversales o en ambas? ¿Qué significa corrimiento hacia el azul y corrimiento hacia el rojo de la luz? DESARROLLO ESTÉTICO Y CREATIVO (En este IPAS no se desarrolla esta actividad) COMPETENCIAS CIUDADANAS Pluralidad, identidad y valoración de las diferencias: Comprendo que la discriminación y la exclusión pueden tener consecuencias sociales negativas como la desintegración de las relaciones entre personas o grupos, la pobreza o la violencia. 4 BIBLIOGRAFÍA [1] Hipertexto Santillana, Física 1, O. L. Romero y M. Bautista, Santillana, 2011. (Texto principal) [2] Física Conceptual, P. G. Hewitt, décima edición, Pearson Educación, 2007. [3] Física para ciencias e ingeniería, volumen 1, R. A. Serway y J. W. Jewett, séptima edición, 2008. OPORTUNIDAD DE REFUERZO Y NIVELACIÓN Autorizo al estudiante a recibir las ACTIVIDADES DE REFUERZO Y NIVELACION. Fecha Entrega: ____________________________________ Actividades: 1. Desarrollar nuevamente el IPAS 5
