FISICA DOCENTE 1º MEDIO

Edición Especial para

el Ministerio de Educación

Prohibida su comercialización

Edición Especial para

el Ministerio de Educación

Prohibida su comercialización

Física

_1º

e Educació_{n media} Texto del est udia nte

Física 1º

Física

_1º

Educació

Física

1º

Texto del _estudiant e

Educació

Física

Texto del _estudiant e

Física

Guía didáctica del docente

Educación media

1º

Guía didáctica del doc

en

te

Física 1º

Física

1° medio

Gonzalo Guerrero Hernández

Licenciado en Educación de Física y Matemática

Profesor de Estado en Física y Matemática

Universidad de Santiago de Chile

Hilda González Vásquez

Licenciado en Educación de Física y Matemática

Profesor de Estado en Física y Matemática

Universidad de Santiago de Chile

Guía didáctica del docente

La Guía didáctica del docente correspondiente al Texto Física 1º Educación media es una obra colectiva, creada y diseñada por el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, bajo la dirección editorial de:

RODOLFO HIDALGO CAPRILE

SUBDIRECCIÓN EDITORIAL ÁREA PÚBLICA

Marisol Flores Prado

EDICIÓN Y ADAPTACIÓN

Rocío Fuentes Castro

AUTORES DEL TEXTO DEL ESTUDIANTE

Gonzalo Guerrero Hernández José Miguel Muñoz San Martín

AUTORES DE LA GUÍA DIDÁCTICA DEL DOCENTE

Hilda González Vásquez Gonzalo Guerrero Hernández

JEFATURA DE ESTILO

Alejandro Cisternas Ulloa

CORRECCIÓN DE ESTILO

Carlos Almonte Carvajal Rodrigo Olivares de la Barrera

DOCUMENTACIÓN

Paulina Novoa Venturino Cristián Bustos Chavarría

SUBDIRECCIÓN DE DISEÑO

Verónica Román Soto

Con el siguiente equipo de especialistas: DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN

Mariana Hidalgo Garrido Álvaro Pérez Montenegro Raúl Urbano Cornejo

FOTOGRAFÍAS

Archivo Santillana

ILUSTRACIONES

Marcelo Cáceres Ávila

CUBIERTA

Raúl Urbano Cornejo

PRODUCCIÓN

Rosana Padilla Cencever

© 2014, by Santillana del Pacífico S. A. de Ediciones Dr. Aníbal Ariztía 1444, Providencia, Santiago (Chile) PRINTED IN CHILE Impreso en Chile por Quad/Graphics.

ISBN: 978 - 956 - 15 - 2304 - 3 Inscripción nº 237.054 Se terminó de imprimir esta 1ª edición de 3 800 ejemplares en el mes de enero del año 2014. www.santillana.cl

Referencias de los textos: Enciclopedia de las preguntas, tomo 1 y 10 de la autora Adriana Llano y los ilustradores Fernando San Martín y

Paulo Soverón, Santillana, Buenos Aires, Argentina, 2008. Enciclopedia del Estudiante, tomo 12, de varios autores, Santillana, Madrid, España, 2010.

Hipertexto 9, de varios autores, Santillana, Bogotá, Colombia, 2010. Física, para quinto año de secundaria serie Hipervínculos, con la edición de Silvia

Arce, Santillana, Lima, Perú, 2010. Hipertexto Física 2, de los autores Mauricio Ballén y Olga Romero, Santillana, Bogotá, Colombia, 2011. Física, para

• Organización del Texto del estudiante

4

• Organización de la Guía didáctica del docente

5

• Fundamentación del diseño instruccional

6

• Unidad 1: Ondas y sonido

8

Material fotocopiable

37

• Unidad 2: Propiedades y comportamiento de la luz

44

Material fotocopiable

77

• Unidad 3: El poder de la naturaleza: sismos y volcanes

84

Material fotocopiable

115

• Unidad 4: Fuerza y movimiento

122

Material fotocopiable

153

• Banco de preguntas

160

• Índice temático

173

• Bibliografía

175

Organización del Texto del estudiante

en cuatro unidades. En cada unidad, los contenidos son presentados como lecciones para facilitar la comprensión y el orden de estos. Todas las unidades y lecciones poseen una estructura en común, la que se presenta a continuación.

Inicio de unidad. En estas páginas encontrarás

una descripción de los contenidos que se desarro-llarán. Además, se hace referencia a los objetivos y aprendizajes esperados que se trabajarán en cada unidad. En esta sección se incluyen:

• Para comenzar: actividad introductoria

que relaciona los conocimientos adquiridos anteriormente con el tema de la unidad por medio de preguntas a partir de una imagen.

• Me preparo para la unidad: serie de

actividades cuyo objetivo es que los estudiantes se aproximen a los contenidos de la unidad.

• Aprenderás a...: sección que presenta las

lecciones que forman parte de la unidad y los aprendizajes esperados que se desarrollan en cada una de ellas.

Desarrollo de los contenidos. Después del

inicio de la unidad, comienza el desarrollo de los contenidos, los que se encuentran organizados en lecciones. Cada lección incluye una serie de actividades y cápsulas que complementan la comprensión del tema tratado. Estas son:

• Título de la lección: a modo de pregunta,

se indica el tema de la lección.

• Necesitas saber: apela a los conocimientos

previos que se requieren para comprender los contenidos.

• Propósito de la lección: plantea el objetivo

de la lección.

• Actividad exploratoria: corresponde a

una actividad experimental que permite evidenciar fenómenos relacionados con el objetivo de cada lección.

• Actividades: en esta sección los estudiantes

podrán aplicar o reforzar lo aprendido en la lección.

• Trabaja con TIC: esta cápsula dirige a los

estudiantes al material existente en la web respecto del tema de cada lección.

• Conexión con…: muestra la relación que

existe entre los contenidos tratados y otras disciplinas del conocimiento.

• Para saber +: posee información adicional

que complementará lo visto en la lección.

• Actividades de cierre: corresponde a

actividades que engloban toda la lección.

• Minitaller científico y Trabajo científico:

se plantean actividades experimentales, de fácil ejecución, que permiten desarrollar las habilidades del pensamiento científico.

• ¿Qué opinas?: invita a los estudiantes a

reflexionar y opinar acerca de un tema relacionado con el contenido de la lección.

Evaluación de los contenidos. En cada lección

aparecen dos instancias de evaluación. La primera, denominada Evaluación de proceso, permite conocer el grado de comprensión de las lecciones antes del término de la unidad. La segunda, llamada Evaluación final, se encuentra al término de la unidad y abarca todos los contenidos estudiados en la unidad.

La sección Me evalúo permite evidenciar el desempeño de los estudiantes en la evaluación final. Además, se presentan Actividades

comple-mentarias para reforzar los contenidos más

débiles, o bien para profundizarlos.

Finalización de la unidad. En estas páginas se

muestra la Síntesis de la unidad, que resume las lecciones tratadas. Finalmente, en la sección

Ciencia, tecnología y sociedad se exponen

Organización de la Guía didáctica del docente

cuatro unidades, las cuales entregan orienta-ciones y sugerencias para el tratamiento de los contenidos y para el desarrollo de las habilidades propias del nivel y de la disciplina. La estructura de cada unidad es la siguiente:

Orientaciones curriculares. En estas páginas

se presenta el título de la unidad y se declaran los fundamentos para el desarrollo de la unidad. Estas contemplan:

• Propósito de la unidad: en esta sección

se declara el objetivo de la unidad y se exponen las herramientas con las cuales se trabajarán los contenidos.

• Objetivos Fundamentales Verticales:

corresponden a los objetivos declarados en el Marco Curricular.

• Contenidos Mínimos Obligatorios:

corres-ponden a los contenidos mínimos, declarados en el Marco Curricular. Estos se evidencian en los Aprendizajes esperados y los indicadores de logro, presentes en el Programa de Estudio.

• Habilidades del pensamiento científico:

estas habilidades disciplinares permiten al estudiante adquirir herramientas para aproximarse al quehacer científico.

• Aprendizajes esperados en relación con los OFT: corresponde a aquellas habilidades

transversales que los estudiantes deben desarrollar y que no son disciplinares.

• Planificación de la unidad: organización

que incluye los Aprendizajes esperados y los Objetivos específicos de cada lección. Además, se hace mención a los contenidos e instrumentos de evaluación presentes en el Texto del estudiante. Finalmente, se señalan los indicadores de evaluación y el tiempo estimado, en horas pedagógicas, para el logro de cada aprendizaje declarado.

• Prerrequisitos y bibliografía de la unidad.

conocimientos previos que el alumno necesita

• Orientaciones para el inicio de la unidad.

En esta sección se sugieren algunas actividades para motivar a los estudiantes al comienzo de cada unidad.

Orientaciones de trabajo por lección. Incluye sugerencias para el inicio, desarrollo y cierre de cada lección, además del solucionario

para las actividades propuestas en el Texto del estudiante, cuyas respuestas están formuladas en pos de guiar al docente en su rol de mediador del proceso de enseñanza-aprendizaje, especialmente de aquellos conceptos de mayor complejidad. También se entregan sugerencias para evitar o corregir los errores frecuentes que los estudiantes cometen en el desarrollo de estas actividades. Finalmente se ponen a disposición del docente, en los momentos del proceso de enseñanza que se consideraron pertinentes,

información y actividades complementarias.

Estas últimas están agrupadas en dos niveles, que permiten abordar los contenidos de la disciplina de acuerdo con la diversidad de intereses, ritmos y estilos de aprendizaje de los estudiantes.

Sugerencias y respuestas esperadas, Trabajo científico y Evaluación de proceso. En estas

secciones se presentan las posibles respuestas que los alumnos pueden elaborar al desarrollar el Trabajo científico. Se detalla también el solucionario de las actividades que se plantean en la Evaluación de proceso.

Orientaciones para las páginas finales de la unidad. En esta sección se entregan algunas

sugerencias para terminar la unidad (Síntesis y Me evalúo) y poder reforzar aquellos contenidos que los estudiantes no hayan logrado. Además, se entrega el solucionario de la evaluación final.

Material fotocopiable. En estas páginas se

entrega material complementario para trabajar con los alumnos. Este incluye: Taller de Ciencias, Fichas de refuerzo y ampliación e Instrumentos de evaluación con su respectiva tabla de especificaciones.

Fundamentación del diseño instruccional

Con el propósito de que los estudiantes logren los Objetivos Fundamentales (OF) y Contenidos Mínimos Obligatorios (CMO), el Texto se ha elaborado sobre la base de un modelo instruccional que establece tareas de aprendizaje organizadas en lecciones, cada una de las cuales comienza con la identificación de los conocimientos previos de los estudiantes; continúa con la entrega

y tratamiento didáctico de los contenidos conceptuales, habilidades y actitudes, el diseño e implementación de procedimientos evaluativos de proceso, y finaliza con las instancias para evaluar sumativamente los aprendizajes logrados. Este modelo se replica de manera consistente a

lo largo de todas las unidades que componen el Texto.

Así, cada unidad temática consta de un conjunto de elementos clave que forman parte de un sistema que se estructura siguiendo la propuesta de Dick y Carey (2001), y que se detallan a continuación:

a. Identificar la meta de enseñanza. Se basa en definir qué es lo que se espera que los estudiantes

sean capaces de saber o hacer luego de completar el proceso de enseñanza-aprendizaje de cada unidad temática.

b. Implementar un análisis instruccional. Implica determinar qué tipo de aprendizaje es el

que se quiere que el estudiante alcance: conceptual, procedimental o actitudinal. Una vez identificado esto, hay que establecer las habilidades que están en la base y que cuyo desarrollo conducirá al logro del aprendizaje deseado.

c. Identificar las conductas de entrada y las características generales de los estudiantes. En

esta etapa se identifican los conocimientos e ideas previas que traen los estudiantes y que sirven de cimiento para el logro de los aprendizajes deseados. De no estar presentes, se implementan instancias de refuerzo y nivelación.

d. Redacción de objetivos específicos. Los objetivos específicos se declaran explícitamente en

cada unidad para que los estudiantes conozcan desde el comienzo qué es lo que aprenderán y cómo lo que ya saben conecta con lo nuevo, promoviendo aprendizajes significativos.

e. Desarrollo de instrumentos de evaluación (formativa y sumativa). Para evaluar el desarrollo

de la estrategia de instrucción propuesta, se han diseñado diversos materiales centrados tanto en las necesidades de aprendizaje del alumno como en la labor educativa del docente. Cada instancia de evaluación permite monitorear el proceso de enseñanza-aprendizaje, además de entregar información para tomar decisiones relacionadas con las estrategias de instrucción.

f. Desarrollo de la estrategia didáctica y selección de materiales de instrucción. Esta

propuesta didáctica se operacionaliza en dos materiales: el Texto escolar, destinado a promover el aprendizaje del estudiante, y la Guía didáctica del docente, que contiene la explicitación de los aspectos pedagógicos que sustentan la propuesta: sugerencias de trabajo página a página, solucionario, instrumentos de evaluación fotocopiables, entre otros.

En concordancia con esto, se desarrollaron materiales de enseñanza que permitan detectar lo que los alumnos necesitan recordar para iniciar una nueva unidad de contenidos, como también para evaluar lo que están logrando (proceso) y lo que han aprendido (sumativo).

Evaluación final Evaluación sumativa Evalúa el resultado del proceso enseñanza-aprendizaje Actividad exploratoria Conductas de entrada Permite que los estudiantes relacionen

sus ideas previas con los contenidos que tratarán en cada lección Inicio de unidad Presenta el propósito de la unidad Desarrollo de contenidos Conocimientos Habilidades Evaluación de proceso Evaluación formativa Evalúa el progreso de los

aprendizajes Actividades Evaluación implícita Proceso de aprendizaje al servicio Prerrequisitos

Conductas de entrada _{Conocer los logros en el aprendizaje y detectar} las dificultades

Reflexión acerca de los aprendizajes logrados

Conectado con la experiencia y contextos de los estudiantes Contenido

Habilidades

Preconceptos (correctos o errados)

A continuación, se describe un diagrama del modelo instruccional que sustenta el Texto Física 2º Educación media.

Lo anterior se traduce en un modelo pedagógico que sustenta la organización y estructura del Texto Física 2º Educación media, que se presenta en el siguiente diagrama:

1

UN

ID

A

D

Ondas y sonido

Propósito de la unidad

El objetivo de esta unidad es que los estudiantes comprendan cómo se origina el sonido y las características que presenta a partir de conceptos físicos y leyes. Comienza con el estudio de las ondas, destacando los conceptos de amplitud, frecuencia, longitud de onda, velocidad de propagación y la relación que existe entre estas propiedades. La segunda parte de la unidad se centra en el estudio del sonido propiamente tal, desde su origen, características e interacción con diferentes medios hasta el efecto Doppler. Finalmente, se estudia la utilidad de algunos dispositivos que operan basados en ondas sonoras, se estudian algunos aparatos tecnológicos.

Objetivos Fundamentales Verticales

De acuerdo con el Decreto Supremo de Educación N° 254 (página 283), los estudiantes serán capaces de:

• Comprender el origen, la absorción, la reflexión y la transmisión del sonido sobre la base de

conceptos físicos, leyes y relaciones matemáticas elementales (OFV 5).

• Comprender el funcionamiento y la utilidad de algunos dispositivos tecnológicos que

operan en base a ondas sonoras, estableciendo comparaciones con los órganos sensoriales (OFV 6)..

Contenidos Mínimos Obligatorios

De acuerdo con el Decreto Supremo de Educación N° 254 (página 285), los CMO son los siguientes:

• Aplicación de la relación entre longitud de onda, frecuencia y velocidad de propagación de

una onda (CMO 6).

• Explicación general del funcionamiento y utilidad de dispositivos tecnológicos como el

teléfono, el televisor, la radio, el ecógrafo, el sonar, el rayo láser y el radar, en base al concepto de onda (CMO 10).

• Descripción del espectro auditivo (frecuencia e intensidad) y de los rangos que captan los

órganos de la audición en los seres humanos y en otros animales (CMO 9).

• Descripción cualitativa del origen y propagación del sonido, de su interacción con diferentes

medios (absorción, reflexión, transmisión), de sus características básicas (altura, intensidad, timbre) y de algunos fenómenos como el efecto Doppler (CMO 5).

Orientaciones curriculares

1

1

UN

ID

A

D

1

UN

ID

A

D

Habilidades de Pensamiento Científico

Habilidad ₁ Lecciones_{2 3 4}

Procesamiento e interpretación de datos, y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos

del nivel, por ejemplo, el estudio del efecto Doppler (CMO 2).

• • • •

Aprendizajes esperados en relación con los OFT

Interés por conocer la realidad al estudiar los fenómenos abordados en la unidad:

• Formular preguntas para profundizar o expandir su conocimiento sobre los problemas en

estudio.

• Establecer, por iniciativa propia, relaciones entre los conceptos en estudio y los fenómenos

que observa en su entorno.

• Buscar nuevos desafíos de aprendizaje.

• Formular preguntas para motivar la reflexión entre sus pares.

El desarrollo de actitudes de perseverancia, rigor y cumplimiento:

• Registrar de acuerdo a un orden, datos producidos en torno al tema de trabajo. • Seguir adecuadamente los pasos aprendidos en investigaciones simples. • Reformular y adaptar las tareas ante nuevas circunstancias o ante nuevas ideas.

Planificación de la unidad

Aprendizajes Esperados Objetivos Específicos Lección Contenidos _{de evaluación}Instrumentos Indicadores de evaluación _{(horas pedagógicas)}Tiempo estimado

Describir en forma cualitativa el origen y la propagación del sonido, su comportamiento en diferentes medios, y su naturaleza ondulatoria. Identificar y analizar los elementos y la clasificación de las ondas. 1

¿Qué es una onda? • Oscilaciones y ondas._{• Clasificación de las ondas.}

• Características de una onda.

• Actividad exploratoria (pág. 16) • Actividades de cierre (pág. 25)

• Identifican la naturaleza de una onda. • Comprenden los parámetros de las ondas

para diferenciarlas.

• Determinan mediante cálculos la longitud

de onda, frecuencia, período y velocidad de propagación de una onda en casos concretos.

6

Comprender el origen vibratorio del sonido e identificar sus propiedades básicas: tono, intensidad y timbre, aplicadas a diferentes instrumentos. 2

¿Qué es el sonido? • Propagación del sonido._{• Fuentes sonoras.}

• Propiedades del sonido.

• Actividad exploratoria (pág. 26) • Actividades de cierre (pág. 34) • Evaluación de proceso (págs. 38 y 39)

• Identifican que los sonidos se originan por

la vibración de los objetos.

• Ejemplifican la relación entre un sonido y el

objeto vibrante que le da origen.

4

Describir dispositivos tecnológicos

relacionados con el sonido, empleando los conceptos en estudio.

Describir el espectro sonoro e identificar los rangos de audición en el ser humano y en otros animales.

3

¿Cómo escuchas? • Intensidad sonora._{• Espectro de frecuencias} auditivo.

• Oído y audición.

• Contaminación acústica. • Aplicaciones de las ondas

sonoras.

• Actividad exploratoria (pág. 40) • Actividades de cierre (pág. 48)

• Describen el espectro sonoro (infrasonido,

sonido y ultrasonido), identificando los rangos en que opera la audición en el ser humano y en otros animales.

• Analizan esquemas del oído y su

funcionamiento, así como las diversas enfermedades que puedan afectarlo.

• Reconocen fuentes de contaminación

acústica, los efectos (fisiológicos y psicológicos) que puede provocar en las personas y cómo se puede evitar.

• Identifican diversos dispositivos

tecnológicos relacionados con el sonido, como los parlantes, la ecografía, el sonar, etcétera.

4

Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones y conclusiones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio.

Identificar y

comprender algunas interacciones del sonido con la materia. Analizar el efecto Doppler. 4 ¿Cómo interactúa el sonido con el entorno? • Reflexión y eco. • Absorción del sonido. • Rapidez del sonido. • Refracción del sonido. • Difracción del sonido. • Interferencia. • Resonancia acústica. • Efecto Doppler. • Actividad exploratoria (pág. 50) • Actividades de cierre (pág. 60) • Evaluación de proceso (págs. 62 y 63) • Evaluación final (págs. 66-68)

• Describen algunos fenómenos en los que

participa el sonido; por ejemplo, el eco, la reverberación, las pulsaciones, la difracción o el efecto Doppler, entre otros.

1

UN

ID

A

D

Aprendizajes Esperados Objetivos Específicos Lección Contenidos _{de evaluación}Instrumentos Indicadores de evaluación _{(horas pedagógicas)}Tiempo estimado

Describir en forma cualitativa el origen y la propagación del sonido, su comportamiento en diferentes medios, y su naturaleza ondulatoria. Identificar y analizar los elementos y la clasificación de las ondas. 1

¿Qué es una onda? • Oscilaciones y ondas._{• Clasificación de las ondas.}

• Características de una onda.

• Actividad exploratoria (pág. 16) • Actividades de cierre (pág. 25)

• Identifican la naturaleza de una onda. • Comprenden los parámetros de las ondas

para diferenciarlas.

• Determinan mediante cálculos la longitud

de onda, frecuencia, período y velocidad de propagación de una onda en casos concretos.

6

Comprender el origen vibratorio del sonido e identificar sus propiedades básicas: tono, intensidad y timbre, aplicadas a diferentes instrumentos. 2

¿Qué es el sonido? • Propagación del sonido._{• Fuentes sonoras.}

• Propiedades del sonido.

• Actividad exploratoria (pág. 26) • Actividades de cierre (pág. 34) • Evaluación de proceso (págs. 38 y 39)

• Identifican que los sonidos se originan por

la vibración de los objetos.

• Ejemplifican la relación entre un sonido y el

objeto vibrante que le da origen.

4

Describir dispositivos tecnológicos

relacionados con el sonido, empleando los conceptos en estudio.

Describir el espectro sonoro e identificar los rangos de audición en el ser humano y en otros animales.

3

¿Cómo escuchas? • Intensidad sonora._{• Espectro de frecuencias} auditivo.

• Oído y audición.

• Contaminación acústica. • Aplicaciones de las ondas

sonoras.

• Actividad exploratoria (pág. 40) • Actividades de cierre (pág. 48)

• Describen el espectro sonoro (infrasonido,

sonido y ultrasonido), identificando los rangos en que opera la audición en el ser humano y en otros animales.

• Analizan esquemas del oído y su

funcionamiento, así como las diversas enfermedades que puedan afectarlo.

• Reconocen fuentes de contaminación

acústica, los efectos (fisiológicos y psicológicos) que puede provocar en las personas y cómo se puede evitar.

• Identifican diversos dispositivos

tecnológicos relacionados con el sonido, como los parlantes, la ecografía, el sonar, etcétera.

4

Organizar e interpretar datos, y formular explicaciones y conclusiones, apoyándose en las teorías y conceptos científicos en estudio.

Identificar y

comprender algunas interacciones del sonido con la materia. Analizar el efecto Doppler. 4 ¿Cómo interactúa el sonido con el entorno? • Reflexión y eco. • Absorción del sonido. • Rapidez del sonido. • Refracción del sonido. • Difracción del sonido. • Interferencia. • Resonancia acústica. • Efecto Doppler. • Actividad exploratoria (pág. 50) • Actividades de cierre (pág. 60) • Evaluación de proceso (págs. 62 y 63) • Evaluación final (págs. 66-68)

• Describen algunos fenómenos en los que

participa el sonido; por ejemplo, el eco, la reverberación, las pulsaciones, la difracción o el efecto Doppler, entre otros.

Prerrequisitos y bibliografía de la unidad

Prerrequisitos

A continuación, se describen los prerrequisitos necesarios para la unidad, como también algunos textos de consulta.

Bibliografía de referencia

Lección 1 ¿Qué es una onda?

• D´Alessio, J. (2003). Ondas. (2a _{ed.). España: Editorial Reverté S. A.}

• Casas, J. y Jou, D. (1996). Capítulo 13: ondas. En: Física para las ciencias de la vida. México: Reverté

Ediciones S. A. de C. V.

Lección 2 ¿Qué es el sonido?

• Hewitt, P. (2009). Física conceptual. Capítulo 12: sonido y ondas. México, D. F.: Pearson Educación. Lección 3 ¿Cómo escuchas?

• Hewitt, P. (2009). Capítulo 12: sonido y ondas. En: Física conceptual. México, D. F.: Pearson Educación. Lección 4 ¿Cómo interactúa el sonido con el entorno?

• Casas, J. y Jou, D. (1996). Capítulo 13: ondas. En: Física para las ciencias de la vida. . México: Reverté

Ediciones S. A. de C. V.

Lección 1 ¿Qué es una onda? Lección 2 ¿Qué es el sonido? Movimientos periodicos en el entorno

Frecuencia, periodo y amplitud de movimientos periodicos.

Amplitud Frecuencia Período

Movimiento oscilatorio

Lección 3 ¿Cómo escuchas? Lección 4 ¿Cómo interactúa el sonido con el

entorno?

Participación de los órganos de los sentidos en la interacción con el entorno.

Autocuidado frente a factores que pueden dañar los sentidos.

Concepto de onda mecánica.

Características y propiedades de las ondas mecánicas.

1

UN

ID

A

D

Orientaciones para el inicio de la unidad

(páginas 14 y 15)

Para comenzar

Esta sección sirve para corregir y verificar algunos errores y conceptos previos.

• Invite a sus estudiantes a que observen detalladamente la imagen y que piensen que están frente

a la pantalla gigante de un cine.

• Luego, pídales que lean la sección y que, en grupos, reflexionen acerca de la importancia del

sonido y de la capacidad de oír.

• Cuando hayan terminado, reúna las ideas más significativas de sus estudiantes y anótelas en la

pizarra.

Respuestas esperadas

a. Si la película fuese muda, no provocaría emociones ni sensaciones en las personas como las que

se observan en la imagen.

b. Para marcar un determinado momento o escena importante de la película.

c. Esta respuesta es variable, sin embargo se espera que los estudiantes al menos planteen que la

audición y los sonidos ayudan a percibir el mundo, además de tener un carácter de protección, puesto que los sonidos también alertan de posibles situaciones de riesgo.

Me preparo para la unidad

• Invite a sus estudiantes a que realicen las actividades de esta sección junto con otros compañeros

o con su familia si es posible. Es importante que, antes de adentrarse en los contenidos y en la teoría del sonido, se aproximen a sus propias percepciones de lo que escuchan a diario.

• No es necesario que las respuestas que construyan sean tan acabadas. Cerciórese de todas formas

que, al menos, intenten diferenciar entre un sonido agradable y un ruido utilizando ejemplos.

En esta unidad aprenderás...

• Es fundamental que los estudiantes sepan los objetivos que deberán lograr al finalizar cada una de

las lecciones que comprende esta unidad. Por lo anterior, invítelos a que los lean y que resuelvan las dudas que surjan respecto de estos.

A continuación, podrá encontrar algunas referencias para utilizar los elementos y secciones que constituyen las páginas de inicio de la unidad.

Orientaciones de trabajo Lección 1

(páginas 16 a 25)

Sugerencias de inicio de lección

Necesitas saber...

(página 16)

Concepto de vibración y algunos aspectos asociados con el movimiento periódico.

Es importante que los estudiantes recuerden que una vibración es una oscilación o un movimiento repetitivo, y que si la vibración o el movimiento se repiten en intervalos iguales de tiempo, se dice que es periódico.

Basados en lo que han aprendido en años anteriores, indique a sus estudiantes que antes de comenzar la lección, deberán responder brevemente estas preguntas:

• ¿Qué creen que es una onda?

• ¿Las han visto en algún lugar de su entorno o en la naturaleza?

• Intenten describir el movimiento que experimenta un péndulo cuando oscila. ¿ese movimiento

será una onda?, ¿por qué?

Actividad exploratoria

(página 16)

Respuestas esperadas

a. Si la cinta conformada por los palos de helado está muy tensa, esta transmite la onda con mayor

rapidez.

b. La hipótesis de los estudiantes se debe relacionar con lo que encontrarán luego que

experi-menten con la máquina de ondas que construyeron con los palos de helado. Así, se espera que ellos digan que mientras más tensa esté la máquina, estos “se mueven” más rápido que si no se encuentra tensa.

c. Lo que se espera para esta respuesta es que los estudiantes digan que lo que se transmite es

una onda o perturbación. Sin embargo, basta obtener el primer concepto en la respuesta, pues la descripción de perturbación es parte de los contenidos por desarrollar en esta unidad.

Sugerencias de desarrollo de lección

• En el desarrollo de esta lección se retoma el análisis de las características de los movimientos

periódicos, vistos en 8° básico. El objetivo es reconocer las características de los movimientos periódicos e identificar fenómenos o dispositivos donde se manifiestan. Esto ayuda a generar un refuerzo de ideas previas para comenzar el estudio de las ondas propiamente tal.

• También se presentan las respuestas esperadas de las actividades, los errores frecuentes de los

estudiantes y diversas actividades e información complementaria para enriquecer la lección. A continuación, se desarrollan algunas sugerencias para iniciar la lección, haciendo énfasis en los prerrequisitos y en las experiencias previas que se exploran en las secciones Necesitas saber y

1

UN

ID

A

D

Tratamiento de errores frecuentes

• Es común que los estudiantes piensen que durante una oscilación lo que se transmite es materia

y no energía. Para subsanar este error, invítelos a que observen el movimiento de un péndulo y del agua cuando se perturba, como lo que ocurre en el ejemplo de la página 17. Luego, indíqueles que reflexionen en torno a las siguientes preguntas:

• ¿Qué tienen en común el movimiento del péndulo y el del agua?

• ¿Qué sucedería si disponen un corcho sobre la superficie del agua de la imagen? ¿Este se desplaza

(traslada)?

• Recalque a sus estudiantes que cualquier perturbación que se produce a intervalos regulares y

progresa en el espacio y en el tiempo corresponde a una onda. Como se dijo anteriormente, es muy importante enfatizar que las ondas no propagan materia, sino solo energía. Para ello puede realizar la experiencia que aparece descrita en la página 18 de esta unidad: consiga una cuerda, átela en uno de sus extremos y del extremo libre genere pulsos y luego un tren de ondas. Amarre una cinta de color en cualquier punto de la cuerda. Mientras la mueve, solicite a los estudiantes que describan cómo se mueve la cinta.

Minitaller científico

(página 19)

Respuestas esperadas

a. Esta respuesta es variable y depende de lo que cada estudiante haya observado. Sin embargo,

se espera que reconozcan que el origen de la perturbación ocurre cuando cae la bolita en el agua y que la onda que se produce se transmite desde el centro hasta las orillas del recipiente.

b. Como los estudiantes ya conocen aspectos de la transmisión de las ondas, deberían responder

que las esferas no se mueven, pues las ondas no desplazan materia ni objetos, solo energía.

c. El dibujo que deberían obtener los estudiantes debe ser similar al siguiente:

Posición de la esfera en el tiempo

Posición de equilibrio

Actividades complementarias Nivel básico

Lee las siguientes frases y menciona cuáles son verdaderas.

a. Las ondas según su naturaleza de propagación pueden ser mecánicas o electromagnéticas. b. Un ejemplo de onda mecánica y transversal es el sonido.

c. La velocidad de una onda es directamente proporcional a la frecuencia. d. La longitud de onda es la distancia que recorre una onda en un ciclo.

e. En una onda longitudinal, las partículas vibran de manera paralela a la propagación de

la onda y un ejemplo es el sonido.

Nivel avanzado

Toma una regla de 30 cm y ponla en la orilla de tu mesa. Fija uno de sus extremos y deja el resto de la regla fuera de ella. Pide a un compañero que la golpee

suavemente. Observa lo que ocurre y luego responde estas preguntas:

1. ¿A partir de qué se generó la vibración?

2. ¿Qué relación hay entre la intensidad del golpe y el sonido que

escuchas?

3. ¿Qué elementos de una onda identificas?

4. ¿Qué parámetro de una onda varía cuando aumentamos o

disminuimos el extremo libre de la regla?

Solucionario de las actividades complementarias Nivel básico

a. Verdadera.

b. Falsa. El sonido es un tipo de onda mecánica y longitudinal.

c. Falsa. La velocidad no tiene relación con la frecuencia, sino que con el medio de

propagación de la onda.

d. Verdadera. e. Verdadera. Nivel avanzado

1. A partir de la perturbación inicial.

2. Mientras mayor sea la perturbación inicial, mayor es la intensidad del sonido.

3. Intensidad o volumen según el golpe; la frecuencia conforme la distancia de la regla a la

mesa, y el timbre característico de la regla.

1

Información complementaria 1

El osciloscopio es un instrumento que permite visualizar señales de voltaje en función del tiempo como trazos en una pantalla de tubo de rayos catódicos. Por su función es uno de los

Actividad 2

(página 23)

Respuestas esperadas

a. De izquierda a derecha: primera onda: 4 oscilaciones; segunda onda: 8 oscilaciones; tercera

onda: 5 oscilaciones.

b. Primera onda: 4 Hz; segunda onda: 8 Hz; tercera onda: 5 Hz.

Ejemplo resuelto 1

(página 24)

Respuesta esperada

El periodo de la onda es 8 s y su rapidez es 0,5 cm/s.

Sugerencias de cierre de lección

• Hacia el final de la lección es importante que los estudiantes apliquen lo que han aprendido sobre

las ondas en términos cuantitativos realizando ejercicios de cálculos matemáticos sencillos.

• Cerciórese de que comprendan que las características de las ondas funcionarán como sustrato o

conocimientos previos para abordar los contenidos de sonido y luz.

• Para esto, pídales que vuelvan a leer las páginas 22 y 23. Luego, invítelos a realizar las Actividades

de cierre.

Actividades de cierre

(página 25)

Respuestas esperadas 1. Amplitud Cresta Valle Longitud de onda Posición de equilibrio

a. Es la representación de una onda transversal.

b. Tiene 2 oscilaciones.

2. λ = 0,125 m, T = 0,25 s y f = 4 Hz.

3. a. La onda c presenta menor longitud; b. La onda c tiene mayor frecuencia, ya que presenta

más oscilaciones en el mismo periodo.

Orientaciones de trabajo Lección 2

(páginas 26 a 34)

A continuación, se desarrollan algunas sugerencias para iniciar la lección, haciendo énfasis en los prerrequisitos y en las experiencias previas que se exploran en las secciones Necesitas saber y

Actividad exploratoria.

Sugerencias de inicio de lección

Necesitas saber…

(página 26)

• Rapidez, frecuencia y longitud de onda.

• El objetivo de la página inicial de esta lección es que los estudiantes reconozcan que el sonido se

origina a partir de vibraciones y que se debe a la propagación de una perturbación en el aire que nos rodea.

• Como más adelante se tratarán las propiedades del sonido, es fundamental que recuerden

conceptos relacionados con las ondas, que se aplicarán en esta unidad y en la de luz.

Tratamiento de errores frecuentes

Los estudiantes suelen pensar que los sonidos más agudos o intensos se propagan más rápido. En este caso, es importante explicarles que la velocidad que adquieren las ondas sonoras en un medio determinado depende precisamente de las características de ese medio y no de su frecuencia.

Actividad exploratoria

(página 26)

Respuestas esperadas

a. Al hacer vibrar los materiales, estos producen sonidos.

b. Mientras más tenso esté un material, la perturbación se transmite con mayor rapidez. c. Al soplar el papel, se siente una vibración en los labios.

d. Si es que los materiales producen sonidos agradables, quizás combinados podrían generar

una melodía.

Sugerencias de desarrollo de lección

• El objetivo de estas páginas es identificar y diferenciar las cualidades básicas del sonido, como su

intensidad, tono y timbre.

• Los estudiantes están familiarizados con los instrumentos musicales y con los equipos de

música. Es conveniente recurrir a ejemplos de la vida cotidiana y a casos donde se evidencien las características de la música para facilitarles la identificación y comprensión de las cualidades del sonido.

• Una forma de facilitar la comprensión de la relación entre energía e intensidad sonora es a través

de una demostración como la siguiente: tome un libro y luego levántelo unos 50 cm sobre el nivel del suelo. Pregunte si el libro, en esa posición, tiene energía. Después que reconozcan que sí tiene energía potencial, que depende de la altura, solicíteles que escuchen el sonido del libro al dejarlo caer al suelo.

1

UN

ID

A

D

• Repita la experiencia, ahora dejándolo caer de unos 20 cm. Pídales que comparen la intensidad

del sonido entre ambos lanzamientos, y que observen lo que ocurre. A continuación, pregúnteles: - ¿En qué momento se escuchó con mayor intensidad o “más fuerte”?

- ¿Cuándo el sonido del golpe se escuchó “más débil”?

Actividad 3

Respuesta esperada

(página 29)

La disfonía es la alteración del timbre característico de la voz. Existen distintos tipos. Dependiendo de su origen, estas pueden ser funcionales (cuando se producen por un sobreesfuerzo vocal) u orgánicas, cuando tienen relación con alguna alteración de los órganos relacionados con la emisión de la voz.

Actividad 4

Respuestas esperadas

(página 30)

Nota musical Periodo (T) en s Longitud de onda (λ) en m

Do 0,0038 1,30 Re 0,0034 1,16 Mi 0,0030 1,03 Fa 0,0029 0,97 Sol 0,0026 0,87 La 0,0023 0,77 Si 0,0020 0,69 Do 0,0019 0,65

Actividad 5

(página 32)

b. Fijar la máquina de ondas por sus dos extremos y generar ondas periódicas. Se relaciona

con la superposición de ondas.

c. A medida que se incrementa el número de armónicos, la longitud de las ondas va

disminuyendo.

Minitaller científico 2

(página 33)

Respuestas esperadas

a. No se mueve. Es un nodo de la onda estacionaria. b. Corresponde a la mitad del largo total de la cuerda.

c. Segundo armónico: traste 12; tercer armónico: traste 7; cuarto armónico: traste 5. d. Segundo armónico: 1/2; tercer armónico: 1/3; cuarto armónico: 1/4.

e. Entre la sexta y la quinta cuerda es posible encontrar armónicos idénticos en el traste 5 y en el traste 7. f. Se puede usar el armónico de una cuerda para afinar las demás. Además, la cuerda de referencia

se debe afinar con un instrumento que no se desafine nunca, como un diapasón.

Información complementaria 2

Afinación de instrumentos

Cuando se afinan los instrumentos musicales, se busca que dos de ellos den exactamente la misma nota cuando se pulsa la misma tecla (piano) o la misma cuerda (guitarra).

Para ello, se pulsa en el instrumento patrón y se va modificando el otro hasta lograr sonidos idénticos. Mientras la frecuencia sea similar, pero no igual, obtendremos una onda pulsante (un sonido cuya intensidad aumenta y disminuye de forma periódica).

El instrumento estará afinado cuando proporcione exactamente la misma frecuencia que el instrumento patrón. Así, ya no varía la intensidad del sonido cuando se superponen las ondas del instrumento patrón y del instrumento que se ha afinado.

Fuente: Archivo editorial

Información complementaria 3

Al componer, existen varios elementos que hacen que un conjunto de sonidos se conviertan en música. La sucesión de sonidos y silencios se realiza en forma horizontal y tiene identidad y significado propio.

Estos sonidos y silencios producen un entorno sonoro particular y se denomina melodía.

La melodía tiene una base horizontal, en la que sufre cambios de altura y duración, incluyendo cambios y calidades en los patrones interactivos.

Estos sonidos se materializan en forma sucesiva. Cuando los sonidos se superponen en forma simultánea, se obtiene una armonía.

La armonía se considera un arte y una ciencia a la vez. Ciencia, porque logra la combinación de sonidos según reglas específicas para lograr acordes. Arte, por la forma en que logra que los acordes sean una secuencia armónica y de buen gusto en un trabajo musical bien logrado. Todo lo anterior coincide en los acordes, que son secuencias de tres o más notas diferentes que se interpretan al mismo tiempo. Esta sucesión, que puede estar constituida por instrumentos diferentes, incluso la voz humana, logra un efecto de sentido y armonía al ser escuchada.

1

UN

ID

A

D

Sugerencias para el cierre de lección

• Para finalizar la lección, se sugiere que junto, con sus estudiantes, sinteticen los aspectos más

importantes de las características del sonido. Para ello, es muy útil usar casos de la vida cotidiana. Por ejemplo: para intensidad se puede partir de la cantidad de esfuerzo que se realiza para alcanzar alguna meta y eso se convierte en energía, que es lo que produce la onda.

• En el caso de la altura, invite a sus estudiantes a poner varios objetos unos sobre otros.

• Coménteles que esos objetos son como la frecuencia de la onda sonora, la cual da la altura del

sonido. Indíqueles también que la altura es una de las propiedades más importantes de la música. Para repasar el concepto de timbre, proponga a sus estudiantes que pasen por una ferretería o venta de timbres para casa a fin de escuchar los diferentes sonidos que emiten estos aparatos.

Actividades de cierre

(página 34)

Respuestas esperadas

1. El instrumento debe provocar la vibración de las partículas de aire para que el sonido se pueda

propagar.

2. a. La frecuencia aumenta y la longitud de onda disminuye. b. El periodo disminuye, ya que es

el inverso de la frecuencia.

3. Si el aire cambiara sus propiedades, podría modificar, por ejemplo, la velocidad del sonido o la

amplitud de los sonidos. No podríamos oír si las partículas del aire perdieran su capacidad de oscilar, es decir, si el medio dejara de ser elástico.

• Oriente a sus estudiantes para que, antes de iniciar el trabajo de esta sección, vuelvan a leer el

modelamiento de la habilidad científica que se desarrolla en estas páginas.

• A continuación, guíelos en el trabajo con los materiales. Recuérdeles que los orificios en el tubo

de PVC los debe hacer un adulto. Sin embargo, indíqueles que las medidas en el tubo deben marcarlas con la mayor precisión posible para obtener el resultado que se espera en términos de la funcionalidad de la flauta.

• Respecto de la última parte de este taller, oriente a sus estudiantes a que reflexionen en torno

al trabajo con modelos matemáticos, llevados a modelos concretos. Es fundamental que comprendan la utilidad de la matemática y sus cálculos en la elaboración de objetos tecnológicos, como lo efectuado en este taller.

Respuestas esperadas

a. A medida que se alejan de la embocadura, el sonido se vuelve más grave.

b. A medida que se van tapando los orificios, la longitud del instrumento aumenta, por ende la

longitud de la onda estacionaria también, originando sonidos más graves.

Organizando lo aprendido

Los estudiantes podrían obtener un mapa de ideas como el siguiente:

Ondas Son capaces de propagarse Responden a un movimiento oscilatorio Viajeras o estacionarias Mecánicas o electromagnéticas Transversales o longitudinales

Actividades

1. a. En el caso B, que simula la condición de vacío, es decir, que no hay aire al interior de esa campana. b. Porque la luz es una onda electromagnética, de modo que se propaga tanto en el aire como

en el vacío.

2. a. El sonido producido por a es más agudo; b y c tienen el mismo tono.

b. b y c presentan igual longitud de onda, que es mayor que la de a; por otra parte, a posee

mayor amplitud e intensidad, y c, menor.

3. a. 2 s; b. 0,5 Hz

4. a. Aproximadamente, 0,515 m. b. Aproximadamente, 0,0015 s. c. Para amplificar el sonido.

d. Cada diapasón está construido para emitir sonidos con un único tono.

1

UN

ID

A

D

Orientaciones de trabajo Lección 3

(páginas 40 a 48)

A continuación, se desarrollan algunas sugerencias para iniciar la lección, haciendo énfasis en los prerrequisitos y en las experiencias previas que se exploran en las secciones Necesitas saber y

Actividad exploratoria.

Sugerencias de inicio de lección

Necesitas saber...

(página 40)

• Frecuencia, intensidad y propagación del sonido.

• Para comprender el objetivo de esta lección, es fundamental que los estudiantes repasen los

conceptos nombrados anteriormente. Para lograr que se motiven y que los recuerden, invítelos a que indaguen sobre el volumen al que les gusta escuchar música. Luego, indíqueles que reflexionen acerca de los problemas que produce escuchar música a muy alto volumen.

• Finalmente, pídales que, en grupos, realicen las actividades de la sección, Actividad exploratoria y

que comenten sus respuestas con otros grupos de compañeros.

Actividad exploratoria

(página 40)

Respuestas esperadas

a. Dependiendo de los lugares que haya visitado cada grupo de estudiantes, será la clasificación de

los sonidos. Se espera que, al menos, reconozcan que el recreo es muy ruidoso en comparación con la sala en hora de clases.

b. Se busca que respondan que en ciudades con mayor cantidad de personas es muy frecuente

que los espacios comunes sean muy ruidosos.

c. Esta respuesta es variable y depende del día a día de cada estudiante. Sin embargo, guíelos para

que reflexionen y comprendan el origen del ruido de sus hogares y cómo disminuirlos.

Tratamiento de errores frecuentes

Es posible que cuando los estudiantes estén trabajando con el contenido del espectro auditivo, piensen que la sensibilidad del ser humano a los sonidos es igual para todas las frecuencias su rango auditivo. Es necesario aclarar este aspecto, ya que nuestro oído es más sensible a unas frecuencias que a otras, es decir, solemos oír mejor en el rango entre 2 000 y 5 000 Hz, decreciendo la sensibilidad para el resto de frecuencias audibles.

Sugerencias de desarrollo de lección

• Para iniciar esta lección, explique a sus estudiantes que algunos sonidos se escuchan más graves

o más agudos que otros y que esto depende de la frecuencia con la cual vibra la fuente sonora. Además, que el volumen, o qué tan fuerte se escucha, depende de la potencia de la fuente. Puede trabajar con un equipo de sonido con parlantes para que noten las diferencias.

• Coménteles también que, al igual que un sintonizador de radio, el tímpano y la cadena de

huesecillos decodifican un sonido emitido y envían la información al cerebro, y este lo traduce para dar sentido a las ondas que se captaron.

Actividad 6

(página 42)

Respuestas esperadas

1. El ratón posee el rango más amplio y la rana, el menos amplio. 2. El elefante.

3. El perro, el ratón y el gato perciben ultrasonidos.

Actividad 7

(página 43)

Respuestas esperadas

Para abordar esta respuesta, se sugiere que oriente a sus estudiantes en la búsqueda de información. Recuérdeles que deben escoger aquellas que sean confiables y que estén respaldadas (en lo posible) por instituciones académicas de prestigio. Si no es sencillo de encontrar estas fuentes, también pueden visitar revistas científicas digitales.

Actividad 8

(página 45)

Respuestas esperadas

1. El líquido al interior de la cóclea permite, por ejemplo, que las vibraciones mecánicas provenientes

de la ventana oval puedan ser captadas por las células ciliares.

2. El sonido es captado por la oreja y pasa por el canal auditivo externo hasta llegar al tímpano, el

cual al vibrar, transmite las ondas a la cadena de huesecillos y posteriormente a la ventana oval. Esta traspasa la vibración al líquido ubicado dentro de la cóclea, lo que estimula a las células ciliares, y estas a su vez emiten señales eléctricas que viajan al cerebro por medio del nervio auditivo.

3. En el oído medio, el sistema mecánico formado por los huesecillos propaga la vibración del

sonido, al igual que cuando las piezas de dominó se ponen en una hilera y al caer una pieza, hace que las demás también caigan.

Actividad 9

(página 46)

Respuestas esperadas

1. Entre los efectos físicos que produce la contaminación acústica está el trauma acústico, que

puede desencadenar pérdida auditiva permanente, vértigo, sensación de dolor, entre otros. Los efectos psicológicos que podrían aparecer son agresividad, alteraciones hormonales, menstruales, gastrointestinales, cambios en el ritmo respiratorio, problemas coronarios y altera-ciones en el sistema nervioso.

2. El decreto 594, en su título III aclara la normativa que regula la exposición a los ruidos. También

1

Actividad 10

(página 48)

1. Existen estudios que han demostrado el aumento del ruido en el océano producto de la

actividad humana. De acuerdo con los resultados obtenidos, han constatado que la mayoría de los mamíferos marinos utilizan el sonido (la ecolocalización) como un sensor para conseguir alimento y ubicarse en su hábitat.

Así, han descubierto que muchos de estos animales han quedado varados hasta que mueren, producto del sonar de los barcos militares.

Fuente: http://cetaceosyfaunamarina.wordpress.com/2010/09/20/ un-estudio-descubre-que-el-ruido-afecta-a-la-vida-marina/

2. Ambos funcionan de manera similar, pero el sonar emite ultrasonido mientras que el radar

emite ondas de radio.

Información complementaria 4

Las ondas ultrasónicas sirven como medio de comunicación para algunas especies de animales. El ejemplo más representativo y más importante es el caso de los elefantes, los cuales emiten infrasonidos, que no se ven afectados cuando atraviesan gigantescas selvas y llanuras; además, estos les permiten comunicarse a grandes distancias. Así, las hembras pueden avisar a los machos, aunque se encuentren lejos de ellas, que ya están listas para aparearse, o un grupo puede avisar a otro dónde pueden encontrar alimentos. Se ha comprobado que las comunicaciones acústicas de este tipo permiten localizar con gran precisión la fuente de la señal, tanto en tiempo como en espacio.

Los elefantes se agrupan en familias que son coordinadas a través de infrasonidos emitidos a varios kilómetros a la redonda. Algunas de estas llamadas, las más fuertes (116 dB y una frecuencia entre 12 y 35 Hz), comunican la necesidad de reproducirse tanto de machos como de hembras, las cuales pueden ser contestadas por individuos alejados hasta cuatro kilómetros.

Pero los elefantes no solo sienten las vibraciones en el suelo, sino que también transmiten señales sísmicas a larga distancia que podrían desempeñar un papel crucial en la supervivencia de su especie, así como en su reproducción, o quizá pueden poner sobre aviso a sus congéneres acerca de la presencia de un depredador.

Actividades complementarias Nivel básico

Lee el siguiente párrafo y luego responde las preguntas asociadas.

Algunos fenómenos naturales, tales como tornados, erupciones volcánicas, tsunamis, avalanchas y terremotos, producen ondas sonoras de gran potencia, pero con frecuencias menores a 20 Hz. Los seres humanos no los podemos percibir; sin embargo, existen animales con cavidades craneanas mayores a la humana, que les permiten percibir infrasonidos, e incluso comunicarse a través de ellos. Por ejemplo, elefantes, tigres y ballenas emiten infrasonidos para comunicarse a cientos de kilómetros de distancia. Lo anterior hace posible que muchos de estos animales detecten el desarrollo de catástrofes naturales con antelación.

1. ¿Qué tipo de sonidos pueden percibir algunos animales?

2. ¿A qué se debe que ciertos animales puedan percibir antes las catástrofes naturales?

Explica.

Nivel avanzado

Consigue un cilindro de cartón, como el de un rollo de papel higiénico, un globo, una linterna y un espejo pequeño. Luego, sigue estos pasos:

1. Corta el globo y estíralo bien, de tal manera que cubra uno de los extremos del cilindro. 2. Pega el espejo sobre el globo. Es importante que el globo quede tirante para que el

sistema funcione.

3. Habla a través del extremo libre del cilindro, y en un lugar oscuro, alumbra el pequeño

espejo y observa qué pasa con la luz que se refleja.

a. ¿Por qué es importante mantener tirante el globo?

b. Explica detallamente qué sucede con la linterna y el espejo para que se observe este

fenómeno.

c. ¿Qué ocurre con la luz que se refleja cuando aumenta la intensidad del sonido? Registra

todo lo que observes.

Solucionario de las actividades complementarias Nivel básico

1. Algunos animales logran percibir, además del rango del espectro auditivo humano,

frecuencias menores a 20 Hz y mayores a 20 000 Hz.

2. Se relaciona con su espectro auditivo, que al ser distinto del que percibe el ser humano,

los faculta para oír sonidos que nosotros no percibiríamos nunca, como el que producen las catástrofes naturales.

1

UN

ID

A

D

Sugerencias para el cierre de lección

• Para finalizar esta lección, invite a sus estudiantes a que lean la página 48. Es importante que

comprendan que las cualidades presentes en los animales se han podido reproducir y aprovechar en beneficio del ser humano. Sin embargo, hay ocasiones en que las ventajas se vuelven negativas para el mundo animal.

• Conforme lo anterior, invite a sus estudiantes a que reflexionen en torno al sonar y a los efectos

que produce en los animales según lo que averiguaron, para que respondan las preguntas de la

Actividad 10.

Actividades de cierre

(página 48)

Respuestas esperadas

1. Respecto del esquema que deben dibujar los estudiantes, tome en cuenta como referencia

para la corrección la estructura del oído y sus partes. Se espera que los estudiantes identifiquen en su esquema qué partes son las que vibran cuando se propagan las ondas sonoras a través de este órgano. Según lo anterior, los estudiantes deberían incluir en su esquema un dibujo similar al de la página 47 del texto, junto con las ondas sonoras propagándose hacia el interior del oído.

2. Debido a la contaminación acústica que provocan los aviones.

Ejemplo resuelto 2

(página 49)

Respuestas esperadas 1. Aproximadamente, 5,095 s. 2. Se encuentra a 17 m.

Nivel avanzado

a. Porque al estar tenso el material, se propaga mejor la perturbación, lo que no ocurrirá si el

globo no está tenso.

b. La voz perturba el aire al interior del cilindro. Dicha perturbación llega a la superficie del

globo, lo que hace que vibre. Posteriormente, dicha vibración se traspasa al espejo y al iluminarlo se puede “observar el sonido”.

Orientaciones de trabajo Lección 4

(páginas 50 a 60)

Sugerencias de inicio de lección

A continuación, se desarrollan algunas sugerencias para iniciar la lección, haciendo énfasis en los prerrequisitos y en las experiencias previas que se exploran en las secciones Necesitas saber y

Actividad exploratoria.

Necesitas saber…

(página 50)

• Concepto de onda mecánica y sus características.

• Como los estudiantes ya conocen los aspectos y características de las ondas mecánicas, invítelos

a repasarlas para que utilicen este contenido en la lección que comienza. Junto con reforzar el contenido, puede presentarles un ejemplo cotidiano para que ellos lo asocien al comportamiento del sonido. Considerando que los estudiantes conocen el fenómeno del eco, suele resultarles sencillo describirlo y luego asociarlo con el concepto de reflexión del sonido, que verán en las siguientes páginas, junto con otros fenómenos.

Actividad exploratoria

(página 50)

Respuestas esperadas

1. Los estudiantes deberían decir que el sonido que emite la sirena de un vehículo cambia al

acercarse y alejarse de una persona que está en reposo respecto de este.

2. Ocurre que, al acercarse un vehículo con la sirena encendida, el sonido se escucha más agudo y

cuando se aleja, se percibe más grave.

3. La frecuencia es mayor cuando el vehículo está cerca de la persona que escucha su sirena y la

frecuencia es menor cuando el vehículo está lejos.

Tratamiento de errores frecuentes

Respecto de las interacciones del sonido con el medio, es común que los estudiantes piensen que cuando las ondas sonoras pasan de un medio a otro, su frecuencia varía. Así, tienden a imaginarse que si escuchan a un pianista bajo el agua y luego lo oyen en un auditorio, escucharán sonidos diferentes. Lo anterior se considera un error, puesto que la frecuencia de las ondas sonoras no cambia cuando estas pasan de un medio a otro. Si bien la velocidad de las ondas varía, este cambio se traduce en la variación de la longitud de onda, pero no de su frecuencia.

Sugerencias de desarrollo de lección

• Como los estudiantes ya conocen las propiedades del sonido, en términos de las características de

las ondas, se recomienda trabajar las interacciones del sonido con el medio utilizando elementos y ejemplos de la vida cotidiana y del contexto cercano a los estudiantes. Por ejemplo, puede describir a los estudiantes una situación en la que el sonido sea incomprensible porque muchas ondas están presentes al mismo tiempo y no hay una relación entre todas ellas, como ocurre en el recreo, cuando todos hablan y gritan al mismo tiempo. Con esta idea en mente, puede trabajar el contenido de reverberación como el rebote de varias ondas al mismo tiempo que produce confusión en lo que se percibe.

1

UN

ID

A

D

• Para explicarles el concepto de absorción del sonido, puede trabajar con el contexto escolar.

Pregúnteles cómo escuchan su propia voz cuando entran a la sala de clases vacía. Luego, pídales que comparen lo que ocurre con su voz cuando en la sala están todos sus compañeros. Con este ejemplo puede explicarles que no todas las ondas se reflejan, pues algunas son absorbidas por el cuerpo contra el cual choca la onda. El que choque o se absorba va a depender del material con que esté construido el obstáculo.

• Este tipo de ejemplos es muy útil para trasladar el conocimiento que adquiere el estudiante a su

vida diaria. De esta manera, ellos son capaces de aplicarlo, interpretarlo en los fenómenos que ocurren a diario, fijar ese contenido y, finalmente, alcanzar un aprendizaje significativo.

Actividad 11

(página 51)

Respuesta esperada

El sonar funciona sobre la base de la reflexión de las ondas sonoras, ya que la onda emitida por el aparato viaja hasta chocar con el obstáculo y se refleja, volviendo al instrumento.

Actividad 12

(página 52)

Respuestas esperadas

1. En la habitación vacía es más fácil escuchar reverberación debido a que hay menor absorción. 2. La acústica del lugar tendrá mucha reverberación, ya que no hay materiales que absorban el

sonido. Para evitar esto será necesario recubrir la sala con alfombras en el piso y telas en las paredes.

Minitaller científico 3

(página 53)

Respuestas esperadas

a. Los materiales menos densos y blandos, como la bandeja de huevos y los trozos de tela y

alfombra, deberían ser los materiales escogidos por los estudiantes.

b. Además de usar materiales de baja densidad y porosos en las salas de ensayo, las dimensiones y

características del recinto también se modifican. Por ejemplo, se deben disminuir las superficies planas para evitar la reflexión del sonido.

Actividad 13

(página 54)

Respuestas esperadas

1. Porque durante la noche la temperatura del aire cerca de la superficie de la Tierra es baja, de

modo que el sonido no asciende. Por lo tanto, el sonido recorre una mayor distancia y se pueden percibir sonidos provenientes de fuentes lejanas.

Actividades complementarias Nivel básico

Analiza los datos de la siguiente tabla y luego responde las preguntas asociadas.

Material

Coeficiente de absorción para sonidos con frecuencia de

500 Hz

Coeficiente de absorción para sonidos con frecuencia de

1000 Hz Pared de ladrillo 0,03 0,04 Asientos tapizados con ocupantes 0,8 0,9 Alfombra gruesa 0,15 0,4 Vidrio 0,2 0,1 Cortinas gruesas 0,5 0,7

a. Menciona y explica qué fenómeno representan los datos de la tabla.

b. ¿Cuántas veces es más absorbente el vidrio en comparación con una pared de ladrillos? c. ¿A qué crees que se deba la diferencia entre los coeficientes de absorción para frecuencias

de 500 y 1 000 Hz?

Nivel avanzado

Existen distintas estrategias que nos ayudan a protegernos de los efectos del ruido. Entre ellas se encuentra el uso de protectores auditivos. En esta actividad, diseñarás tus propios aislantes y protectores auditivos. Para ello, sigue estos pasos:

1. Selecciona tres tipos de materiales que consideres buenos absorbentes acústicos.

2. Consigue una fuente sonora (radio o celular) y, tapando tus oídos con cada material

escogido, calcula a qué distancia es más efectivo cada material. Luego de realizar este paso, completa la siguiente tabla:

Material Distancia a la que percibes levemente _{el sonido (m)} 1.

2. 3.

3. Usa el material más efectivo para diseñar y construir un protector auditivo del ruido, el cual