Electricidad

El rayo es la unión violenta de las cargas positivas y negativas, constituyendo 

una descarga eléctrica a través de baja conductividad, las descargas 

pueden ocurrir de nube a nube o de nube a tierra con múltiples consecuencias.

Indicador de logro: Reconoce e interpreta el concepto de electricidad y su relación con la cotidianidad. 

Competencia: Reconozco e interpreto el concepto de electricidad y su relación con la cotidianidad.

Palabras claves: electricidad, cargas, fuerza eléctrica, Ohm, circuito, aislante, electroscopio,  galvanómetro, conductores, fenómeno.

Pregunta generadora:

¿Por qué es importante reconocer el concepto de electricidad su relación con la cotidianidad?

Situación de aprendizaje:Desde los inicios de la humanidad, los fenómenos eléctricos han sido objeto de investigación. Poe ejemplo, el rayo ha sido uno de los fenómenos que más ha llamado la atención de los investigadores. Los fenómenos eléctricos se explican a partir del comportamiento de las cargas eléctricas.

Esquema de los diferentes tipos de cargas eléctricas

La carga eléctrica es una propiedad de la materia que se presenta en dos tipos, cargas positivas y negativas. Cuando las cargas son del mismo tipo y se encuentran se repelen y cuando son diferentes se atraen.

Material de apoyo: 

1.http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/corriente_electrica/hidraulico.htm?0&0
2. https://www.youtube.com/watch?v=G0P4LX1J0Yo

La carga eléctrica de un cuerpo se dice que es negativa, cuando tiene más electrones que protones; es positiva, cuando tiene menos electrones que protones y es neutra cuando presentan igual número de electrones que de protones.

Diferentes tipos de aislantes que no permiten la circulación de 

cargas eléctricas.

Las cargas eléctricas pueden circular libremente por la superficie de determinados cuerpos. Aquellos que permiten dichos movimientos reciben el nombre de conductores  y los que no permiten se denominan aislantes.

La fuerza eléctrica es la que se presenta entre las cargas eléctricas. Cuando un cuerpo determinado se electriza, adquiere la propiedad de ejercer fuerza a distancia sobre otros cuerpos, por ejemplo: si frotamos un peine contra nuestro pelo, observaremos que el peine atrae pedacitos de papel.

La carga eléctrica de un objeto se puede medir y la unidad en la que se expresa se llama culombio (Charles Coulomb).

A través del electroscopio podemos observar si un cuerpo está cargado eléctricamente.

Vídeo Electroscopio: https://www.youtube.com/watch?v=nwYyXHsg6dM.

La corriente eléctrica es la magnitud física que indica la cantidad de electricidad que recorre o fluye a través de un conducto, durante una unidad de tiempo determinada, y está se mide en amperios (Andre Ampere).

Si por un alambre circula una carga de 1 culombio 

en 1 segundo, la corriente es de 1 amperio

Movimiento de electrones a través de un material 

conductor creando un campo magnético.

La corriente eléctrica es la consecuencia del movimiento que presentan los electrones que se hayan dispuestos en el interior del material en cuestión. En tanto, por este movimiento de cargas que provoca, es habitual que la corriente eléctrica desencadene lo que se  conoce como campo magnético.

El galvanómetro es el aparato con el cual se mide la corriente eléctrica, cuando detecta la presencia de corriente en su bobina, la aguja presenta una deformación en cuanto a la rotación.

Galvanometro: Instrumento con el cual se mide 

la corriente eléctrica.

Los conductores eléctricos son aquellos metales que tienen la propiedad de facilitar el desplazamiento de cargas eléctricas, entre otros sobresalen el cobre, el aluminio, el hierro, la plata y el oro, ya que por ellos se presenta el libre desplazamiento de los electrones a lo largo  de estos materiales.

El cobre uno de los elementos que tiene la facilidad del desplazamiento de cargas eléctricas.

Los materiales aislantes o no conductores son aquellos materiales que no permiten el desplazamiento libre de los electrones, como el plástico o el vidrio.

La cinta plástica es un material aislante que no permite el desplazamiento 

de los electrones y se emplea con frecuencia en los trabajos eléctricos.

La ley de Ohm afirma que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.

La medida en la que se expresa la resistencia eléctrica se llama ohmio y se representa con la letra griega mayúscula omega 

En la siguiente tabla podemos observar los valores de la corriente y del voltaje para un conductor que cumple la anterior propiedad.

Corriente eléctrica  (amperios)	Voltaje  (voltios)
0,03	1,5
0,06	3
0,09	4,5
0,12	6

Nota: La unidad en la que se expresa el voltaje se llama voltio.


Cuando se divide el valor del voltaje entre su respectivo valor de la corriente se obtiene siempre el mismo número:

1,5/0,03 = 50

3/0,06 = 50

4,5/0,09 = 50

6/0,12= 50

Por tanto, en este caso se dice que el voltaje se obtiene multiplicando la corriente eléctrica por 50. El número 50 corresponde al valor de la resistencia; es decir, que en el ejemplo, la resistencia eléctrica es de 50 omegas.

En general, se tiene que si el voltaje se representa  por V,  la corriente eléctrica por i  y la resistencia eléctrica por R. Cuando el voltaje y la corriente eléctrica son directamente proporcionales, se cumple que  V = i.R

A la anterior situación se le conoce con como ley de Ohm; y la anterior expresión es equivalente a 

i = V/R     y también a    R = V/i

En el siguiente plano cartesiano se representa los valores del voltaje y de la corriente eléctrica, se puede observar que al aumentar el valor de la corriente, aumenta el valor del voltaje: La gráfica generada es una línea recta que pasa por el origen del sistema de coordenadas, lo cual sucede siempre que dos cantidades son directamente proporcionales.

Relación entre el voltaje y la corriente para 

un conductor que cumple la ley de Ohm.

El circuito eléctrico se presenta cuando fluye corriente eléctrica por diferentes elementos conductores conectados entre sí. 

Representación esquemática de un circuito. Al abrir el 

interruptor, no fluye corriente por el circuito.

Para entretenernos un ratito y sacar algunas conclusiones: 

http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/lentiscal/1-CDQuimica-TIC/FlashQ/1-Estructura%20A/conductores.swf.

Bibliografía

Santillana ISBN 958-24-1081-7

Universidad de Navarra. Carlos Pérez

https://www.youtube.com/watch?v=cvoYGPe9NWk

https://www.youtube.com/watch?v=RAth_4-5SKs

swf: http://departamentofyq.wesped.es/aulavirtual/mod/resource/view.php?id=49

swf: http://recursostic.educacion.es//bancoimagenes/ArchivosAnimaciones/DVD01/CD01/178036_am_1.swf

http://www.astromia.com/tierraluna/fasesluna.htm

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esobiologia/1quincena4/imagenes1/luna.swf
http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/2-CD-Fiisca-TIC/2-1Gravitacion/Flash/fasesLunaeclipses.swf
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esobiologia/1quincena3/index_1quincena3.htm
https://www.youtube.com/watch?v=ZEv-O65BJY8
http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/corriente_electrica/hidraulico.htm?0&0

El movimiento planetario

El sistema solar

Indicador de logro: Reconoce e interpreta el movimiento planetario. 

Competencia: Reconozco e interpreto el movimiento planetario. 

Palabras claves: sistema solar,planetas, masa, estrellas, galaxias, adelantos científicos. 

Pregunta generadora:

¿Por qué es importante reconocer e interpretar el movimiento planetario?

Situación de aprendizaje:

EL sistema solar: el Sol y los planetas

Material de motivación:

http://www.colombiaspaceschool.org/component/content/category/7-nosotros.html

Esta compuesto por el Sol y todos los cuerpos celestes que se mueven a su alrededor. Esto incluye  a los planetas con sus satélites naturales, los asteroides, los cometas y grandes cantidades de polvo y gas interplanetario. El sistema solar fue el único sistema planetario que se conocía hasta 1995, cuando los astrónomos comenzaron a descubrir otros planetas que orbitaban alrededor de estrellas diferentes al Sol, llamados planetas extrasolares. Actualmente, se piensa que es muy posible que en el universo existan muchos sistemas planetarios diferentes.

Material de apoyo: 

1. https://www.youtube.com/watch?v=ZEv-O65BJY8

2. http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esobiologia/1quincena3/index_1quincena3.htm

Origen del sistema solar. La hipótesis más aceptada actualmente del origen del sistema solar, es la conocida como nebular, sostiene que este se formó aproximadamente 4.700 millones de años a partir de una nube giratoria de gas y polvo interestelar conocida como nebulosa.

En nuestra galaxia existen enormes nebulosas 

como la que debió dar origen a nuestro sistema solar.

En determinado momento comenzó a contraerse gracias a la fuerza de atracción gravitatoria, y a través de diferentes procesos se originaron el Sol y los planetas. El Sol se formó en la región central que era más caliente y densa, es decir, donde la materia estaba más concentrada. Cerca al Sol se formaron los planetas más densos como Mercurio, que tiene un núcleo de hierro. A distancias mayores, como Jupiter, se formaron planetas compuestos principalmente por hielo, hidrógeno y helio.

La organización del sistema solar

Para el griego Tolomeo (año 136 d.C) el centro del universo era la tierra con su teoría geocéntrica, según él la Tierra permanecía completamente inmóvil, en reposo, mientras que el Sol, la Luna y los planetas giraban alrededor de ella siguiendo órbitas circulares. 

En 1543, Nicolás Copérnico planteó que no solo la tierra, sino todos los planetas y las estrellas, giraban alrededor del Sol, planteando la teoría heliocéntrica. Más tarde Johannes Kepler demostró que los planetas seguían órbitas elípticas.

Para 1687, Isaac Newton explicó las leyes que regían el movimiento de los planetas, entre ellas la ley de la gravitación universal.

En 1915, Harlow Shapley, propuso que el sistema solar no estaba como se creía en el centro de la Vía Láctea.

El Sol 

Es una gran masa de gas incandescente. Su tamaño y luminosidad son esenciales para mantener la conformación del sistema solar y hacer posible la vida en nuestro planeta. Comparado con la mayoría  de los otros cuerpos del sistema solar su tamaño y masa son increíblemente grandes. Es por esto que ejerce sobre ellos una gran atracción gravitatoria, manteniendo así a la Tierra y a los otros planetas del sistema solar, orbitando y girando a su alrededor.

Material de apoyo:

 http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1ESO/Astro/contenido7.htm

Los planetas y sus características 

Imagen de la tierra correspondiente al continente americano captada por la NASA.

Los planetas no aparecieron de la nada. Todos ellos eran parte de una enorme masa de gas y polvo. La gravedad reunió muchos materiales en el centro para crear el sol; los residuos giraron alrededor del sol en formación, colisionaron entre sí y se acumularon. Algunos tuvieron suficiente gravedad para atraer incluso más gas y polvo, y eventualmente formaron los planetas. Los planetas son grandes cuerpos celestes que siguen órbitas elípticas de una estrella. No producen luz pero se perciben como cuerpos luminosos pues reflejan la luz de las estrellas.

Para el año 2006, los científicos manifestaron tres situaciones para formarse un planeta:

1. El planeta debe orbitar alrededor del sol.
2. Debe ser suficientemente grande para tener la suficiente gravedad como para formarse un cuerpo de forma esférica.
3. Debe ser suficientemente grande para que la gravedad despeje los objetos de similar tamaño cercanos  a su órbita alrededor del sol.

DATOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS PLANETAS

	Sol	Mercurio	Venus	Tierra	Marte	Júpiter	Saturno	Urano	Neptuno
Distancia al Sol (millones de Km)	---	57	114	150	237	780	1425	2880	4590
Translación en años	---	87.9 (días)	224.7(días)	1	1.9	11.8	29.4	84	164.8
Rotación	25-36 días	58.6 días	243.1 días	1 día	1.03 días	9.8 horas	10.5 horas	16.8 horas	16.1 horas
Radio (km)	695000	2439.7	6051.8	6378	3397	71492	60268	25559	24746
T media durante el día (ºC)	6000 (en superficie)	350	480	22	-23	-150	-180	-210	-220
Nº de satélites	---	0	0	1	2	16	18	15	8

Características de los planetas del sistema solar

Datos para entender la crisis ecológica de la tierra

Las estrellas

Las estrellas liberan energía en forma de radiación electromagnética, luz y calor.

Es una enorme esfera de gas en revolución. El gas es atraído hacia el interior por la fuerza gravitatoria, aumentando así, la presión de la estrella, a renglón seguido se origina una serie de reacciones nucleares en su interior, liberando energía hacia el exterior en forma de radiación electromagnética, luz y calor.

Los principales componentes de una estrella son el hidrógeno, el helio, el carbono, el oxígeno y otros elementos en menor escala.

En el núcleo de una estrella se producen reacciones nucleares, denominado nucleosíntesis, con la consiguiente liberación de energía, esta se produce por fusión nuclear. Cada gramo de hidrógeno convertido en helio libera unos 200.000 kw/h.

Nuestra estrella más cercana, el Sol, quema unas 600 toneladas de hidrógeno por segundo; esto significa que pierde 4 millones de toneladas por segundo. Esta energía puede tardar 2 años en llegar a la superficie y tan sólo 8 minutos en llegar hasta la tierra en forma de luz y calor.

Nacimiento de una estrella 

Las estrellas se originan a partir de concentraciones  de nubes de gases; estas se contraen debido a su propia atracción gravitatoria, a medida que la nube se encoge pierde parte de su energía en forma de calor y este puede escapar fácilmente pero al aumentar la densidad de la nube, se hace más difícil la salida del calor, y así el centro se calienta. Si la nube es lo suficientemente grande entonces ocurren reacciones nucleares; esto genera más calor, y ocurre la combustión de hidrógeno en helio, como en el Sol; desde ese momento la masa se convierte en una estrella.

Vídeo de complementación; tormenta solar:
https://www.youtube.com/watch?v=vkNwiVtYETw

Material de apoyo: 

1.

http://agrega.educacion.es/repositorio/08122011/08/es_2011120813_9201246/1q3/videos/sistema_solar.swf

2. 

http://www.bdigital.unal.edu.co/48418/91/elsistemasolar.pdf

Las galaxias

                                         Galaxia La monstruosa. Esta en realidad no es una, sino dos galaxias unidas que se ubican 

                                          en la constelación de Perseo, fue capturada con la Cámara Avanzada de la NASA /2006.

Vivimos en un planeta llamado Tierra, que es parte de nuestro sistema solar. Pero, ¿dónde se encuentra nuestro sistema solar? Es una parte pequeña de la galaxia llamada Vía Láctea.

Una galaxia es un conjunto de gases, polvo y miles de millones de  estrellas y sus sistemas solares. La galaxia se mantiene unida gracias a la fuerza de gravedad. Nuestra galaxia, la vía Láctea, también tiene un agujero negro supermasivo en le medio.  

                                             Esquema relativo de una galaxia, el sistema solar y un planeta.

Cuando a la noche observamos las estrellas en el cielo, estamos viendo otras estrellas de la Vía Láctea. Si está muy oscuro, alejado de las luces de la ciudad y de las casas, podemos incluso ver cómo las franjas de polvo de la Vía Láctea se expanden en el cielo.

La Vía Láctea se extiende por el cielo en el sitio de interés nacional de los Pináculos de Trona, en California Fotografía de Ian Norman.

Sin embargo, existen muchas otras galaxias además de la nuestra. ¡Son tantas que aún no hemos podido contarlas a todas! El telescopio espacial Hubble observó una pequeña porción del espacio durante 12 días y descubrió 10,000 galaxias, de todo los tamaños, formas y colores. Algunos científicos creen que podría haber unos cien mil millones de galaxias en el universo. 

Imagen tomada por el Telescopio Espacial Hubble en la que se ven miles de galaxias. Incluso los puntos diminutos son galaxias enteras. ¡El universo es un lugar muy grande!

Algunas galaxias tienen forma de espiral como la nuestra. Tienen brazos curvados que hacen que parezcan molinetes. Otras galaxias son lisas y tienen forma de óvalo. Se las denomina galaxias elípticas. También existen galaxias que no tienen forma ni de espiral ni de óvalo. Son de forma irregular y parecen manchas. La luz que nosotros vemos de cada una de estas galaxias proviene de las estrellas en su interior.

 
                                                    Diferentes tipos de galaxias: espiral, elíptica e irregular.

A veces las galaxias se acercan demasiado y se chocan entre sí. Nuestra Vía Láctea algún día se chocará con Andrómeda, nuestro vecino galáctico más cercano. Pero no te preocupes. Faltan como cinco mil millones de años para que eso suceda. Y aunque sucediera mañana mismo, puede que ni te des cuenta. Las galaxias son tan grandes y están tan expandidas en los extremos que, aunque se choquen entre sí, los planetas y los sistemas solares a menudo no llegan a colisionar.

Exploración espacial

Misiones espaciales tripuladas

La aventura espacial del hombre comenzó con el ruso Yuri Gagarin, que el 12 de abril de 1961 se convirtió en la primera persona en viajar al espacio. Gagarin viajó en la nave Vostok 1, que dio una vuelta a la Tierra en una misión que sólo duró 108 minutos.

El siguiente paso lo dieron los americanos con la llegada del hombre a la Luna.  El primer “alunizaje” se produjo el 20 de julio de 1969 y el primer hombre en pisarla fue Neil Armstrong. Esta misión formaba parte del proyecto “Apollo”, que logró completar 6 viajes tripulados a nuestro satélite. Los viajes se realizaron entre 1969 y 1972 y fueron 12 los astronautas que lograron pisar el suelo lunar.

En la actualidad no hay ningún proyecto para enviar misiones tripuladas a la Luna, aunque no se descarta  enviar alguna sonda  con el fin de  desarrollar nuestros conocimientos sobre este satélite natural de la Tierra.

En 1986, la URSS puso en órbita la estación espacial Mir. Fue uno de los proyectos más importantes de la navegación en el espacio del siglo XX, más de 100 astronautas pasaron por ella. Esta estación estuvo en funcionamiento hasta febrero de 2001 y sirvió para la realización de experimentos muy valiosos para la ciencia.

La experiencia adquirida con la estación soviética fue fundamental para la construcción del otro gran proyecto del hombre en el espacio: la Estación Espacial Internacional (ISS). Ya está en funcionamiento con astronautas a bordo, aunque se espera que esté totalmente terminada para abril del año 2006. Este proyecto, en el que colaboran 16 países, cuenta con la participación principal de EEUU, Rusia, Europa y Japón.

La Estación Espacial Internacional supondrá un gran avance en tecnología espacial, será útil para la realización  de experimentos  y para el estudio de la Tierra desde el espacio. Además será importante para futuros viajes espaciales tripulados, ya que permitirá estudiar los efectos de la microgravedad sobre el cuerpo humano durante largos periodos de tiempo.

Misiones espaciales no tripuladas

El número y la variedad de naves no tripuladas que se han lanzado al espacio es muy grande. Nos centraremos en aquellas misiones cuyo cometido es la exploración de otros planetas y los límites del Sistema Solar.

El único planeta del Sistema Solar que no ha sido visitado es Plutón*. Al resto de los planetas se ha acercado algún vehículo espacial. Las últimas misiones importantes han sido la Cassini-Huygens a Saturno, la Mars Exploration Rovers a Marte y  la misión MESSENGER a Mercurio. 

El objeto humano más lejano en el Universo es la nave Voyager 2, que es seguida en su viaje por su compañera la Voyager 1. Fueron lanzadas a finales de los 70 visitando en su recorrido Júpiter y Saturno (la Voyager 2 fue además a Urano y Neptuno). Ambas naves continúan su viaje con el objetivo de estudiar la región del espacio fuera de la influencia del Sol. Los nueve planetas del Sistema Solar se encuentran dentro de una especie de “burbuja magnética” llamada “heliosfera”. Se espera que las Voyager pronto escapen  de ella y se adentren en el espacio interestelar. Ambas sondas están preparadas para continuar funcionando hasta el 2020, cuando la cantidad de electricidad disponible no sea suficiente para alimentar los instrumentos de investigación que llevan a bordo.

A partir de ese momento seguirán “vagando” por el espacio con una misión diferente. Cada una de ellas lleva en su interior un disco con información sobre la Tierra: saludos en 55 idiomas, una gran variedad de sonidos (el viento, las olas, música, sonidos de animales, etc.), una  grabación de los impulsos eléctricos de los pensamientos, el movimiento de los ojos y los latidos del corazón. La idea es que, si se encontraran en su camino con alguna supuesta civilización extraterrestre,  ésta tuviera algún tipo de información sobre la Tierra y sus habitantes.

* Plutón es el planeta más lejano del Sistema Solar y hasta el momento no ha sido visitado por ninguna sonda. El problema no se debe a su lejanía,  pues debido a la excentricidad de su órbita, durante 20 de los 249 años que tarda en recorrerla, está más cerca del Sol que Neptuno. La razón está en que cuando se lanzaron  las Voyager, los planetas externos del Sistema Solar (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se encontraban en una disposición  que permitió el paso de un planeta a otro. Esta disposición planetaria se da cada 175 años y no incluía a Plutón.

Bibliografia

* Nasa Space Play: https://spaceplace.nasa.gov/galaxy/sp/
* https://www.youtube.com/watch?v=vkNwiVtYETw
* https://www.youtube.com/watch?v=ZEv-O65BJY8

* http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esobiologia/1quincena3/index_1quincena3.htm