A.1. Nombrar objetos, materiales o sustancias que parezcan muy
diferentes. Trata de encontrar algunas propiedades comunes a todos los objetos
o sustancias nombrados.
®
Mantequilla
® Coche
®
Puerta
®
Tostada
®
Ventana
®
Lápiz
®
Sol
®
Perro
®
Papel
®
Espejo
® Gasolina
®
Piedra
®
Chicle
® Alcohol
®
Borrador
®
Pera
®
Pila
®
Excremento
®
Botella
®
Plomo
®
Pelo
® Mercurio
®
Júpiter
®
Balón
®
Piel
® Helio
® Miel
® Butano
®
Grafeno
®
Grasa
·
Propiedades
comunes
-
Ocupan un espacio (Volumen)
-
Pesan (tienen masa)
SÓLIDOS Y LÍQUIDOS VS. GASES
¿Está todo
formado de lo mismo? ¿Por qué son entonces tan diferentes los materiales entre
sí?
¿Cuáles son
las semejanzas? ¿Y las diferencias?
I. ¿Qué es el
volumen? ¿Cómo se mide?
A.2. Haz estimaciones comparativas, ordenando de menor a mayor el volumen
contenido en los recipientes que se encuentran en el aula.
A.3. Define una unidad de volumen y algunos de sus múltiplos o divisores
más importantes.
La unidad de volumen es el m3,
es decir, el espacio que ocupa un cuerpo de forma cúbica. En cuanto a sus
múltiplos, encontramos; km3, hm3 y dam3 y
entre sus divisores: dm3, cm3 y mm3.
Nombrad
objetos que tengan el tamaño de:
- 1cm3 à Dado de parchís
- 1dm3 à Paquete de leche
- 1m3 à Una caja de secadora
A.4. ¿El volumen de un objeto es siempre el mismo o puede variar?
Si puede variar, sin embargo el
agua aumenta su volumen, al contrario del resto de líquidos que disminuyen. Por
ello, cuando metemos agua en el congelador el recipiente que la contiene estalla
si no dejamos un espacio.
Si metemos una botella de cristal
con agua en el congelador, como no tiene espacio, se produce un estallido de la
botella. Por ello si hablamos de un edificio, si éste no tuviese juntas de
dilatación el edificio se vendría abajo.
1º ideas ð importante
es que hay dos propiedades comunes a todos los materiales: masa y volumen.
2º idea ð el volumen
es una propiedad variable.
II. ¿Qué es el peso? ¿Cómo se mide?
A.5. ¿De qué crees que depende el estiramiento de un muelle al colgarle un peso?
El peso se mide en Newtons pero la masa no. Por lo que el peso del objeto depende de la fuerza con la que el planeta estira de los objetos hacia el centro (gravedad) y la cantidad de masa que tiene.
Y ¿cuánto pesará mas, la silla o el teclado? A esto respondemos lo siguiente: la fuerza con la que ambos objetos son atraídos es la misma pero la silla tiene más masa por lo que será más pesada.
Si nos fuésemos a la Luna, la fuerza con la que se estira de los objetos es distinta a la de la Tierra.
En resumen lo que se debe tener claro es que la masa de la silla será igual en la Tierra, Júpiter… por lo que la masa (cantidad de materia de un objeto) es invariable. El peso depende de la fuerza con la que atrae un objeto a otro.
A.6. Un grupo de alumnos ha realizado un experimento colgando diferentes pesos en un muelle y ha obtenido los siguientes resultados:
P (U.A.)
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
E (cm)
|
0
|
2,4
|
4,8
|
7.2
|
9.6
|
12
|
Interpreta los resultados y estudia si guardan algún tipo de relación.
En esta gráfica se
muestran los resultados de diferentes pesos, mostrando en cada una de las
medidas sucesivas un aumento de centímetros el doble del anterior.
A.7. Imagina que disponemos de
muelles iguales como los de la figura.
No podríamos saberlo
pues, si nos damos cuenta, tanto en el segundo muelle como en el tercero,
observamos que son diferentes los pesos y sin embargo el estiramiento del
muelle es el mismo por lo tanto, en el último muelle podría haber cualquier
cosa con un peso igual a los anteriores teniendo en cuenta su estiramiento
·
¿El
peso es una propiedad invariable de los objetos? ¿No podría ser que el peso de un cuerpo fuera debido a que la
Tierra estira de él hacia abajo, hacia su centro, de modo parecido a como un imán
atrae los trozos de hierro?
El peso, es una propiedad variable pues como sabemos,
éste depende de la fuerza con que es atraído por un planeta. Como ejemplo,
podemos decir que el peso no sería igual en la Luna que en la Tierra. Por
tanto, el peso si dependería de la fuerza con que cualquier planeta estira de
él hacia su centro.
A.8. ¿Qué podemos decir de su peso y de la “cantidad de materia” que tiene en cada sitio?
El peso varía pues depende de la fuerza con la que se estira de él, pero la cantidad de materia no. La cantidad de materia se medirá en KILOS siendo un criterio arbitrario.
En la superficie de la Luna, un mismo objeto produciría un estiramiento, en el mismo muelle, menor que el que produciría en la superficie de la Tierra y éste, a su vez, sería menor que el que se produciría en la superficie de Júpiter. El estiramiento no se debe a una propiedad intrínseca del objeto, ya que depende del lugar donde se encuentre.
A.9. ¿Qué pesará un astronauta de 70 Kg en la Tierra, en la Luna y en Júpiter? ¿Qué masa tendrá en cada lugar?
Dato: la fuerza con que un planeta atrae 1 Kg de masa es una constante que se conoce con el nombre de fuerza de gravedad.
En la Tierra 1 Kg es atraído con una fuerza de 9,8 N. à 9,8N/1Kg = X?/70Kg ® 686N
En la Luna 1 Kg es atraído con una fuerza de 1,6 N. à112N
En Júpiter 1 Kg es atraído con una fuerza de 25,9 N. à 1.813N
A.10. Un astronauta va alejándose de la superficie terrestre… ¿Cuándo dejará de pesar?
Nunca se dejará de pesar. Pesaremos un poco menos, pero siempre pesaremos pues estaremos atraídos por algún objeto del espacio.
Barra de hierro: D=m/V
Estas propiedades... ¿Se aplican a los gases?
A.11. Analizar en qué medida las propiedades que hemos estudiado en el apartado anterior (volumen, peso, masa) lo son, también, de los gases. Exponed argumentos y ejemplos que apoyen vuestras opiniones.
En cuanto al volumen, los gases sí que lo tienen pues cuando nosotros inflamos un globo, vemos que ese globo ocupa un espacio.
Experimento botella: masa del aire (6,9)
Peso de la bolsa: 3,8 +/-0,1gr
Peso de la bolsa con aire: 3,8 +/-0,1gr
Experimento botella
- · Daire: 1,20 kg/m3
o Daire: 0,0012 kg/m3
- · VBotella: 5 litros: 5dm à 5000 cm3
- · Masa del aire: 6,9 gr
Sabemos que la densidad es m/V, pero para calcular el volumen, debemos hacer lo siguiente: V=m/d à 6,9/0,0012= V: 5750 cm3
A.12. Una báscula (o un muelle) se
encuentra totalmente sumergida dentro del agua. Indica lo que marcará cuando se
coloque sobre ella una bolsa de plástico llena de agua.
A.13. Puesto que vivimos “en un mar
de aire”, al colocar una bolsa con aire en una balanza, nos encontramos en la
situación anterior. Pensad un ejemplo o experimento donde se pueda apreciar si
un gas pesa.
Un experimento sencillo para
comprobar que el aire pesa es el siguiente: en primer lugar hincharíamos dos
globos iguales y cogeríamos dos longitudes iguales de hilo, colocando un trozo
en la boquilla de un globo, y otro trozo en la boquilla del otro. A
continuación, engancharíamos ambos hilos uno en cada extremo de una percha y colgaríamos
la percha en el pomo de una puerta o en una cuerda de tender. Por último, para
observar si el aire pesa pincharíamos un globo y se observaría como la percha
se inclina hacia el lado en el que está el globo hinchado.
¿Qué propiedades nos sirven para diferenciar los distintos materiales?
A.14. Describe el uso de algún material que se utiliza porque es “ligero” y otro porque es “pesado”
- · Ligeros: aluminio…
- · Pesados: hierro, metal …
¿Qué pesa más, la madera o el hierro? Pesará más el hierro.
Pero, ¿y si cogemos un bloque de madera más grande, significa que es más pesado? La respuesta es no, pues lo único que cambia es el tamaño pero no significa que la madera sea más pesada que el hierro.
Ahora entramos en otro concepto muy importante, la densidad que podemos definirla como la cantidad de materia que hay por unidad de volumen: D=m/V
Hierro: D=m/V à m↑/V
Madera: D=m/V
A.15. Se tienen dos objetos A y B de tamaños distintos y hechos con materiales diferentes ¿Cómo podríamos determinar cuál de los dos materiales es más ligero?
El cociente entre la masa de un objeto y su volumen (m/V) es útil para operativizar la propiedad de los cuerpos que vulgarmente se llama “ligereza” o “pesadez”, y que científicamente se llama densidad.
Además de esto, la densidad no
depende de la cantidad de materia de un material, sino del material. Por ello
podemos decir, que la densidad de una puerta de roble y un palillo de madera, a
pesar de no ser de igual tamaño serían igual de densos pues son del mismo
material.
A.16. ¿Qué crees que pesa más, una persona de 85Kg o el aire que hay en el aula? (la densidad del aire a 20ºC es de 1,20Kg/m3
Volumen aula: 345.000l à 345 m3
D=m/V à d*V= m
Ø 1,20 Kg/m3 * 345 m3= m à 414 Kg
Ejemplo
¿Cuál de los dos es más pesado? ¿Un tornillo o una barra?
Tornillo de hierro: D= m/V
Pesan lo mismo ya que son del mismo material.
A.17. La inmensa mayoría de las sustancias disminuye su densidad al aumentar la temperatura, pues, al dilatarse aumenta su volumen, mientras que su masa permanece constante. Análogamente, cuando una sustancia sólida, como el aluminio o el hierro, se funde, también disminuye su densidad. Así la densidad del aluminio y del hierro a 20º es 2700 y 7880 Kg/m3, respectivamente; y cuando están fundidos pasan a valer 2315 Kg/m3 (aluminio a 900ºC) y 7230 Kg/m3 (hierro 1530ºC).
Por otro lado, si hablamos del agua podemos decir que el agua sólida es menos densa que el agua líquida. El hielo tiene una densidad de 917 Kg/m3 cuando está a 0ºC.
Por otro lado, si hablamos del agua podemos decir que el agua sólida es menos densa que el agua líquida. El hielo tiene una densidad de 917 Kg/m3 cuando está a 0ºC.
A.18. Para que un fluido flote sobre otro es necesario que el primero sea menos denso. Sin embargo, los globos aerostáticos utilizan aire y se elevan en él. ¿Cómo es posible?
v Un líquido es más viscoso cuanto más tiempo tarda una gota en bajar (aceite, miel…)
Cuando calientas el aire, éste ocupa más volumen por lo que si el volumen aumenta, la densidad disminuye à D¯= m/↑V
Información complementaria
Densidad agua à 1g/cm3
Densidad aceite à 0,92 g/cm3 ð + ligero que el agua
Densidad etanol à 0,79 g/cm3 ð + ligero que el aceite
A.19. Los peces tienen una bolsa llena de gas llamada vejiga natatoria, que les permite ascender o hundirse. Da una posible explicación de este hecho.
Cuando el pez infla su vejiga natatoria disminuye su densidad. Toma aire, en la superficie y lo comienza a soltar bajo el agua.
Si nosotros mismo llenamos nuestros pulmones, disminuye nuestra densidad.
