CIENCIAS NATURALES 9no Grado .1

Bloque La Tierra y el Universo Al finalizar el III Bloque de noveno grado, los alumnos y las alumnas estarán en condiciones de: Describir la estructura interna y externa de la tierra. Describir los procesos de formación de rocas en la corteza terrestre y distinguir distintas estructuras derivadas de su proceso de formación. Describir la formación y destrucción de relieve en la corteza terrestre mediante los procesos de orogénesis, el vulcanismo y la erosión, respectivamente. Identificar el origen de los movimientos sísmicos. 149

La estructura de la Tierra La tierra se compone por numerosas capas, algunas externas y otras internas. Se dividen en varios grupos según su estado: sólido o semilíquido, líquido o gas. La corteza del planeta está formada por placas que flotan sobre el manto, una capa de materiales calientes y pastosos que a veces, salen por una grieta formando volcanes. La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la tierra. En el núcleo están los materiales más pesados, los metales. El calor los mantiene en estado líquido, con fuertes movimientos. El núcleo interno es sólido. Las fuerzas internas de la tierra generan movimientos que se notan en el exterior. Los movimientos rápidos originan terremotos; los lentos forman plegamientos, como los que crearon las montañas. 150

SUGERENCIAS Elaboren un modelo tridimensional y una descripción Verbal-espacial DIDÁCTICAS sobre la estructura del interior de la Tierra. (Corteza, manto, núcleo). Corteza, manto y núcleo Corteza: Se conoce como corteza terrestre a la capa más superficial del planeta tierra, su espesor varía de 5 km, en el fondo oceánico y 40 km, en las montañas. Entre los elementos más característicos que conforman esta estructura se cuentan el silicio, el oxígeno, aluminio y magnesio. En tanto, en esta, a su vez, se distinguen tres capas: la sedimentaria, granítica y basáltica. Por el lado de la sedimentaria está compuesta por rocas sedimentarias que se encuentran solo en los continentes y en aquellos fondos próximos al continente. Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km. Excepto en la zona conocida como astenósfera, es sólido y su densidad, que aumenta con la profundidad, oscila de 3 a 6. El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y el inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio. 151

Núcleo: Tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor con una densidad relativa media de 10 Kg por metro cúbico. Esta capa es probablemente rígida, su superficie exterior tiene depresiones y picos. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido. Ambas capas del núcleo se componen de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 °C y su densidad media es de 13. Su presión (medida en Giga Pascal, GPa) es millones de veces la presión en la superficie. El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este calor es la energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de la energía térmica de la Tierra hasta la superficie. 152

Dinámica en clase: Escriba las partes de las capas de la tierra 1 2 3 4 5 6 7 8 15 26 37 48 153

SUGERENCIAS Analicen la estructura de la corteza y representen Verbal-espacial DIDÁCTICAS gráficamente la corteza continental y la oceánica. Cambios en la corteza terrestre La corteza de la tierra podría parecer permanente e inmutable cuando tú vas caminando a través de tierra seca. Sin embargo, este no es el caso. La corteza cambia constantemente. Por lo general, estos cambios son lentos y toman miles de años. Las excepciones ocurren cuando se produce un cambio repentino de la corteza, por lo general con resultados fuertemente sentidos por aquellos en la superficie. 154

Aunque podría parecer que la corteza de la tierra está hecha de una sola pieza uniforme, en realidad está construida a partir de una serie de placas que se mueven una contra la otra. La mayor parte de la corteza está hecha de nueve, con placas más pequeñas intercambiando entre las más grandes. Cada continente está unido a una placa, y grandes también se encuentran por debajo del fondo del océano. Estas placas están en un estado constante de movimiento microscópico. Las enormes presiones que aparecen en la corteza de la tierra, junto con el calor y otros elementos, toma materiales y los transforma en otros diferentes. Este es el proceso por el cual se crean los combustibles fósiles. Como un material a base de carbono, como los bosques y pantanos, poco a poco se va comprimiendo en la corteza de la tierra, millones de años de presión eventualmente transforman el material en combustibles fósiles. La compresión y el tiempo también pueden afectar a los minerales de diferentes maneras. Los diamantes, por ejemplo, también se forman en condiciones de alta presión profunda dentro de la corteza. 155

Por lo general, las placas que forman la corteza de la tierra se mueven muy lentamente. Sin embargo, las placas a veces se presionan juntas, se aprietan y no pueden moverse. Cuando esto sucede, la fuerza de debajo de las placas que da combustible al movimiento continúa empujando contra ellas. El resultado es una acumulación lenta de presión que se eleva hasta que las placas se deslizan y finalmente cambian. El deslizamiento repentino y el cambio es lo que causa los terremotos. El temblor que se siente en la superficie es la disipación de la gran cantidad de energía acumulada por las placas atoradas. La corteza también es cambiada por el paso del magma fundido a través de ella. La roca fundida es forzada a salir del manto a través de la corteza de la Tierra. La intensa presión y el calor provocan una reacción que forma la roca fundida. Este magma no es tan denso como la roca alrededor de ella, por lo que llega a la superficie. Una vez que penetra en la corteza, se convierte en lava. Magma más delgada rezuma lentamente y se acumula haciendo formaciones de tierra en la corteza al momento que la roca se endurece, como las muchas islas volcánicas en el océano Pacífico. Si la lava es espesa y no puede fluir con facilidad, la presión se acumula y eventualmente resulta en una explosión volcánica destructiva. DDiinnáámmiiccaa eennGgrupo Responda a las siguientes interrogantes ¿Qué es la gravedad terrestre? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ¿Qué es anomalía gravitacional y a que se debe esta anomalía? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 156

DDiinnáámmiiccaa eennGgrupo ¿Qué es peso y qué es masa de un cuerpo? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Describa la ley de gravitación universal de Isaac Newton. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ¿Qué es un gramo masa, gramo fuerza, una dina y un newton? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ¿Qué es el peso de un cuerpo y cuál es su expresión matemática según newton? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ¿Por qué un mismo cuerpo pesa lo mismo en cualquier parte sobre la tierra? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ¿A qué se debe el calor interno de la tierra? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 157

SUGERENCIAS Describan diferentes accidentes que encontramos en Verbal-espacial DIDÁCTICAS la corteza terrestre: montañas, valles, acantilados, cañones, etc. Composición de la corteza terrestre En la corteza se encuentran presentes la mayor parte de los elementos químicos, aunque en proporciones muy diferentes a las del sistema solar. Como era de esperar, en la tierra la mayor parte del hidrógeno ha desaparecido y el poco que queda se combina mayoritariamente con el oxígeno para formar agua, que altera los minerales superficiales incorporándose a ellos en forma de moléculas de hidratación. En relación al oxígeno ocurre lo contrario: su enorme proporción en la corteza sólo puede explicarse si suponemos que la mayor parte de él ha migrado a la superficie durante la diferenciación, lo cual implica una disminución de oxígeno a medida que aumentamos la profundidad, es decir, un interior profundamente reducido. La corteza terrestre está compuesta mayoritariamente por oxígeno y silicio. Estos elementos, junto con el aluminio, el hierro, el calcio, el potasio, el sodio y el magnesio, representan el 99 por 100 de la corteza, y se combinan para formar minerales ligeros, como óxidos, silicatos de magnesio, calcio y/o hierro (anfíboles, piroxenos y olivinos) y aluminosilicatos (micas y feldespatos), que componen la mayor parte de las rocas superficiales. 158

Recorta esta página, desarrolla la dinámica al reverso y preséntala al maestro Dinámica en casa: Nombre: _________________________________ 9no. grado, sección: _____________________ Fecha: ____________________________________ 159

Dinámica en casa: Complete lo que a continuación se le pide 1. La tierra La Tierra es el Planeta que habitamos. Investiga cómo era antes y cómo es ahora. Luego. intercambia información con tus compañeros y escribe en las líneas: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ En la imagen del lado derecho. Observamos la parte interna de la tierra. Averigua más sobre el interior de nuestro planeta y haz una breve descripción. _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ ¿Por qué es importante que aprendamos sobre la tierra? _________________________________________ _________________________________________ 160

Las actividades humanas y su impacto en la corteza terrestre Se entiende por impacto ambiental el efecto que produce una determinada acción humana sobre el medio ambiente en sus distintos aspectos. El concepto puede extenderse, con poca utilidad, a los efectos de un fenómeno natural. Las acciones humanas, motivadas por la consecución de diversos fines, provocan efectos colaterales sobre el medio natural o social. Mientras los efectos perseguidos suelen ser positivos, al menos para quienes promueven la actuación, los efectos secundarios pueden ser positivos y, más a menudo, negativos. La evaluación de impacto ambiental (EIA) es el análisis de las consecuencias predecibles de la acción; y la declaración de impacto ambiental (DIA) es la comunicación previa, que las leyes ambientales exigen bajo ciertos supuestos, de las consecuencias ambientales predichas por la evaluación. 161

Los derrames de petróleo en los mares, ríos y lagos producen contaminación ambiental: daños a la fauna marina y aves, vegetación y aguas. Además, perjudican la pesca y las actividades recreativas de las playas. Se ha descubierto que pese a la volatilidad de los hidrocarburos, sus características de persistencia y toxicidad continúan teniendo efectos fatales debajo del agua. Pero, no son los derrames por accidentes en los tanqueros o barcos que transportan el petróleo, en alta mar o cercanía de las costas, los únicos causantes de la contaminación oceánica con hidrocarburos. La mayor proporción de la contaminación proviene del petróleo industrial y motriz, el aceite quemado que llega hasta los océanos a través de los ríos y quebradas. Impactos sobre el medio natural Los impactos sobre el medio natural de las actividades económicas, las guerras y otras acciones humanas, potenciadas por el crecimiento demográfico y económico, efecto negativo. Suelen consistir en pérdida de biodiversidad, en forma de empobrecimiento de los ecosistemas, contracción de las áreas de distribución de las especies e incluso extinción de razas locales o especies enteras. La devastación de los ecosistemas produce la degradación o pérdida de lo que se llama sus servicios naturales. Impacto ambiental a nivel mundial La mayor parte de la energía utilizada en los diferentes países proviene del petróleo y del gas natural. La contaminación de los mares con petróleo es un problema que preocupa desde hace muchos años a los países marítimos, sean o no productores de petróleo, así como a las empresas industriales vinculadas a la explotación y comercio de éste producto. Desde entonces, se han tomado enormes previsiones técnicas y legales internacionales para evitar o disminuir la ocurrencia de estos problemas. Contaminación de los océanos Los océanos han sido utilizados tradicionalmente como sostén de los barcos, como fuente de alimento y como vertedero; y crece su reconocimiento como componente vital en la regulación del clima. Componentes químicos valiosos pueden ser extraídos del agua marina, y la recuperación de minerales del mar, como hidrocarburos, es una industria principal que extiende gradualmente sus operaciones a las aguas más profundas. Los océanos reciben la gran mayoría de los desperdicios humanos, ya sea por vertido deliberado (desagües de aguas servidas domiciliarias e industriales) o por su arrastre natural desde la superficie terrestre (ríos o corrientes subterráneas), lo que repercute directamente en las especies marinas. 162

La corteza terrestre como el sustrato de la biosfera La biosfera es el ecosistema global. Al mismo concepto nos referimos con otros términos, que pueden considerarse sinónimos, como ecósfera o biogeósfera. Es una creación colectiva de una variedad de organismos y especies que interactuando entre sí, forman la diversidad de los ecosistemas. Tiene propiedades que permiten hablar de ella como un gran ser vivo, con capacidad para controlar, dentro de unos límites, su propio estado y evolución. Esta capa no siempre ha tenido el aspecto actual. Hace 500 millones de años, la superficie era apenas una porción concentrada de tierra rodeada por un inmenso océano, habitada por crustáceos y peces. Hoy la vemos como una capa relativamente delgada de aire, tierra y agua capaz de dar sustento a la vida, que abarca desde unos 10 km de altitud en la atmósfera hasta el más profundo de los fondos oceánicos. En esta parte de la superficie terrestre, gracias a la actividad de los ecosistemas, la energía de las radiaciones solares produce modificaciones fundamentales, químicas y físicas, de la materia mineral, la transforma en materia orgánica viva, que se organiza en un tapiz vegetal, fuente de vida para los animales y los humanos. Las divisiones a gran escala de la biosfera en regiones con diferentes patrones de crecimiento reciben el nombre de regiones geográficas. La biosfera terrestre contiene numerosos ecosistemas complejos que engloban, en conjunto, todos los organismos vivos del planeta. Según la naturaleza de cada organismo, la posibilidad de que viva, depende de la presencia de determinadas condiciones en el suministro de agua, fuentes de energía, nutrientes y rangos de temperatura adecuados. 163

SUGERENCIAS Definan roca y mineral, establezcan la relación entre Naturalista-espacial DIDÁCTICAS ambos conceptos. Describen los minerales más importantes que forman las rocas. Clasificación de las rocas Las rocas son agregados naturales presentes en la tierra en masas de grandes dimensiones. Estas rocas están formadas por uno o más minerales. En cualquier roca pueden existir minerales principales, por los cuales se clasifican, y otros accesorios, cuya presencia no es decisiva para dicha clasificación. También tenemos rocas compuestas por un solo mineral. Existen tres grupos o tipos de rocas en los que pueden ser divididas según su origen. Las rocas están clasificadas en: Ígneas: se forman cuando el magna (rocas fundidas) se enfría. Esto puede ocurrir rápidamente en la superficie o lentamente en el interior de la corteza terrestre cuando hay actividad volcánica. Metamórficas: están formadas a partir de otras rocas. Se forman por la acción de extraordinarias presiones y temperaturas que las transforman. Sedimentarias: se forman en la superficie terrestre cuando los materiales se depositan formando capas o estratos. Se les conoce como detríticas cuando se forman a partir de trozos de otras rocas, químicas y orgánicas si son formadas a partir de precipitación de compuestos químicos o acumulación de restos de seres vivos. 164

SUGERENCIAS Elaboren un mural descriptivo de los tipos de rocas, Espacial-Interpersonal DIDÁCTICAS con dibujos, presente varios ejemplos representativos de cada uno y muestre la variedad existente en cada tipo en función de su composición mineral. Petrogénesis y ciclo de las rocas La Petrogénesis ignea trata de explicar la generación de líquidos magmáticos de cualquier composición (silicatados, carbonatados, sulfurosos o metálicos). La génesis de una roca ígnea comprende tres etapas sucesivas: Generación del magma: se requiere de una roca fuente que puede estar localizada en la base de la corteza continental o a diversas profundidades en el manto superior. Esta roca sufrirá procesos de fusión parcial generando magma; la proporción en que ocurre la fusión parcial, la temperatura, la composición y el contenido de volátiles de la roca fuente influenciarán la composición del magma generado. Diferenciación del magma: El magma migra hacia niveles más superficiales, atravesando zonas o campos de estabilidad de diversos minerales dependientes de la presión, de modo que si el magma se mantiene estacionado en cierto nivel (formando una cámara magmática) ocurrirá fraccionamiento gravitacional y el líquido residual cambiará de composición. 165

Asimilación de material cortical Durante su ascenso, especialmente en los últimos 60 a 20 Km, el magma originado a profundidad interactúa con las rocas y fluidos corticales, cambiando aún más su composición, contaminándose. La generación de magmas está estrechamente ligada a la tectónica global, que discutiremos más adelante. Diferenciación magmática Son todos los procesos físico-químicos por los cuales un magma originalmente homogéneo es capaz de originar una gran variedad de rocas ígneas química y mineralógicamente diferentes. Dentro de estos procesos el más importante es el fraccionamiento gravitacional, además tenemos otro como filtrado a presión, inmiscibilidad, (es un término usado en química que se refiere a la propiedad de algunos líquidos para mezclarse en cualquier proporción) mezcla de magmas, asimilación, etc. Fraccionamiento gravitacional Consiste en el asentamiento de minerales pesados (olivino, piroxenos, magnetita, etc.) en el seno de un líquido menos denso (magma basáltico). Este es muy efectivo sobre todo en las primeras etapas ya que el líquido es la fase dominante y este todavía no ha llegado a ser muy denso o viscoso. Este es notable en rocas gabroides, aunque en algunos granitos se ha observado a pesar de su alta viscosidad. La cristalización de un gran batolito granítico lleva de unos 5 a 10 millones de años. Filtrado a presión /dilatación Estos ocurren principalmente al final de la cristalización, cuando el magma está casi completamente solidificado y consiste de una trama cristalina con un líquido intersticial. Si hay esfuerzos tectónicos compresionales, el líquido residual puede ser exprimido hacia afuera para formar un cuerpo diferenciado en el techo de la cámara magmática o hasta en la roca caja. Este se cree que es el origen de las PEGMATITAS. Si los esfuerzos son extensionales, la cámara se dilata formando cavidades llenas de líquido dentro de la trama cristalina. 166

SUGERENCIAS Describan la formación del relieve en la corteza Naturalista-espacial DIDÁCTICAS terrestre mediante los procesos de orogénesis y el vulcanismo. Tectónica de placas y orogénesis Los movimientos orogénicos se deben al choque de las placas tectónicas. Estos movimientos se producen en la corteza terrestre y son los causantes de la formación de cordilleras. Un ejemplo de las consecuencias de estos movimientos lo tenemos en la formación de la gran Cordillera del Himalaya hace 65 millones de años. Esta cordillera se comenzó a formar al final del Mesozoico, debido al desplazamiento hacia el norte del subcontinente índico. La formación de una gran cuenca de sedimentación marina entre éste y el continente asiático y la progresiva colisión provocó la elevación de los sedimentos allí depositados. Los materiales que pasan a formar parte de las cordilleras proceden de los océanos: son sedimentos acumulados en las cuencas oceánicas que, cuando se cierran, son plegados debido a las intensas fuerzas que actúan sobre ellos. 167

Placas tectónicas La teoría de la tectónica de placas asegura que las partes dinámicas de la litósfera son grandes fragmentos o placas que mantienen un contacto activo generador de cordilleras, terremotos, volcanes, etc. Estas placas se desplazan sobre la capa inferior denominada astenósfera que está compuesta por material más plástico. Terremotos Los terremotos son movimientos terrestres que se originan en la corteza debido al choque de placas continentales y la liberación de las tensiones originadas. El punto interior de la tierra en el que se produce un terremoto se denomina hipocentro (Foco o punto del interior de la corteza terrestre en el que se origina un movimiento sísmico.) Dinámica en clase: Realice seis simulaciones distintas de terremotos variando la magnitud y tipo de terremoto y elabore sus propias conclusiones. Simulación No. Magnitud Terreno Conclusión 168

SUGERENCIAS Observen ejemplos de rocas eruptivas o volcánicas y Verbal-espacial DIDÁCTICAS describen sus características más importantes: peso, forma, textura. Vulcanismo y fenómenos sísmicos Se conoce como vulcanismo a la salida de roca fundida proveniente del manto interno a través de fracturas. El magma y los gases rompen las zonas más débiles de la corteza externa de la tierra o litósfera para llegar a la superficie. Estas debilidades se encuentran sobre todo a lo largo de los límites entre placas tectónicas, que es donde se concentra la mayor parte del vulcanismo. Cuando el magma y los gases alcanzan la superficie a través de las chimeneas o fisuras de la corteza, forman estructuras geológicas llamadas volcanes, de los que hay varios tipos. La imagen clásica del volcán, ejemplificada por el monte Fuji Yama de Japón o por el monte Mayon de Filipinas, es una estructura cónica con un orificio (cráter) por el que emiten (si está activo) cenizas, vapor, gases, roca fundida y fragmentos sólidos, con frecuencia de manera explosiva. Los sismos son movimientos vibratorios de la corteza terrestre producidos cuando las placas se acomodan en sus áreas de contacto. La sismología es una ciencia que estudia los terremotos. Implica la observación de las vibraciones naturales del terreno y de las señales sísmicas generadas de forma artificial, con muchas ramificaciones teóricas y prácticas. Como rama de la geofísica, la sismología ha aportado contribuciones esenciales a la comprensión de la tectónica de placas, la estructura del interior de la tierra, la predicción de terremotos y es una técnica valiosa en la búsqueda de minerales. 169

Tabla de magnitudes La mayor liberación de energía que ha podido ser medida ha sido durante el terremoto ocurrido en la ciudad de Valdivia (Chile), el 22 de mayo de 1960, el cual alcanzó una magnitud de momento (MW) de 9,6. A continuación se muestra una tabla con las magnitudes de la escala y su equivalente en energía liberada. Magnitud Equivalencia de Referencias Richter la energía TNT 1g Rotura de una roca en una mesa de laboratorio -1,5 170 g Pequeña explosión en un sitio de construcción 1,0 910 g Bomba convencional de la II Guerra Mundial 1,5 6 kg Explosión de un tanque de gas 2,0 29 kg Bombardeo a la ciudad de Londres 2,5 181 kg Explosión de una planta de gas 3,0 455 kg Explosión de una mina 3,5 6t Bomba atómica de baja potencia 4,0 32 t Tornado promedio 4,5 199 t Terremoto de Albolote, Granada (España), 1956 5,0 500 t Movimiento telúrico en Bogota (departamento de Cundinamarca), 5,5 (Quetame en el departamento del Meta) Colombia, 24 Mayo 2008 1.270 t Terremoto de Double Spring Flat, Nevada (Estados Unidos), 1994 6,0 31.550 t Terremoto de Northridge, California (Estados Unidos), 1994 6,5 199.000 t Terremoto de Hyogo-Ken Nanbu, Japón, 1995 7,0 1.000.000 t Terremoto de Landers, California, Estados Unidos) 1992 7,5 1.250.000 t Terremoto de China 2008 7,8 6.270.000 t Terremoto de México, México, 1985 8,0 31,55 millones de t Terremoto de Anchorage, Alaska, 1964 8,5 220 millones de t Terremoto del Océano Índico de 2004 9,2 260 millones de t Terremoto de Valdivia, Chile, 1960 9,6 6.300 millones de t Estimado para el choque de un meteorito rocoso de 2 km de 10,0 diámetro impactando a 25 km/s 1 billón de t Fractura de la Tierra por el centro 12,0 Cantidad de energía solar recibida diariamente en la Tierra 170

La diversidad mineral del planeta Los minerales y su evolución ha sido un nuevo modo de mirar la historia de nuestro planeta. Es el estudio de la creciente diversidad y las características de los minerales cercanos a la superficie de la tierra, a partir de la docena que llegaron con las partículas de polvo interestelar cuando se formó el Sistema Solar hasta los más de 4700 tipos que existen hoy en día. Nuevas investigaciones sobre el mineral llamado molibdenita, realizadas por un equipo dirigido por Robert Hazen del Laboratorio Geofísico de Carnegie, proporciona nuevos datos importantes sobre la cambiante química de nuestro planeta como consecuencia de procesos geológicos y biológicos. La molibdenita es la variante mineral más común del importante elemento metálico molibdeno. Hazen (nombre de persona) y su equipo, que incluye a los científicos Dimitri Sverjensky y John Armstrong, del Laboratorio Geofísico, analizaron 442 muestras de 135 lugares y edades entre los 2910 millones y los 6 millones de años. Buscaron concretamente trazas de contaminación del elemento renio (elemento químico) en la molibdenita, ya que el renio puede ser empleado para investigar reacciones químicas históricas con el oxígeno del ambiente. Encontraron que las concentraciones de renio, elemento traza que es sensible a las reacciones de oxidación, aumentó significativamente, en un factor ocho, a lo largo de los últimos tres mil millones de años. El equipo sugiere que este cambio refleja el aumento en las condiciones de oxidación cerca de la superficie desde el Eón Arcaico, hace más de 2500 millones de años, hasta el Eón Fanerozoico, hace menos de 542 millones de años. Este incremento fue consecuencia de lo que se llamó la Gran Oxidación, cuando los niveles del oxígeno atmosférico de la tierra se dispararon a consecuencia de los microbios fotosintéticos que producían oxígeno. 171

Proyecto Cómo hacer una pequeña tormenta en botella Es un experimento casero muy interesante para mostrarles a los jóvenes cómo es que surge la lluvia y transmitirles el espíritu científico. Si alguna vez te preguntaste cómo es que funcionan las tormentas, podrás averiguarlo de un modo práctico y entretenido. 172

Materiales • 1 botella de plástico grande. • Agua en cantidad necesaria. • 1 cerilla/fósforo. Elaboración Lo primero que haremos será echar un poco de agua en la botella, lo suficiente para que al agitarla se mojen todas las paredes. Una vez que hayamos mojado todas las paredes, apretamos y aflojamos la botella con nuestras manos un par de veces. No hay que tener la botella completamente tapada en este momento, de lo contrario sería prácticamente imposible dependiendo de qué tan tapada esté. Al soltar la botella y dejar de ejercer la presión, podemos ver que unas pequeñas partículas de agua comienzan a revolotear por el aire. Pero cuando volvemos a apretar, esas partículas desaparecen. El efecto de lluvia se consigue colocando una cerilla encendida dentro de la botella. Para eso, hay que destaparla y echar la cerilla, la cual se apagará al tocar el agua. Cerramos rápidamente la botella y volvemos a repetir los movimientos anteriores hasta que veamos que se forman una especie de nubes cada vez que dejamos de apretar. ¿Qué sucede? Primero hay que explicar que el agua echada al principio del experimento se ha juntado con el aire dentro de la botella, formando lo que se conoce como vapor de agua. Cuando dejábamos de apretar la botella, se podían apreciar las pequeñas gotas de agua generadas por ese vapor. Al echar la cerilla, las partículas de humo se unieron con las de agua, provocando que se vean nubes grises y blancas. Al volver a apretar, el agua se evapora y desaparece. Así es básicamente cómo funcionan las tormentas. Al someterse a altas presiones, el agua se evapora y no llueve, pero con bajas presiones el agua se acumula y termina saliendo en forma de lluvia. Recomendaciones Es un experimento muy seguro y en el que los jóvenes pueden participar sin ningún problema. La botella de plástico debe ser de plástico flexible, no del plástico retornable que parece indestructible ya que es mucho más difícil de doblar o apretar. 173

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I. Enumere lo que a continuación se le pide. Estados de composición de la tierra. _____________________ _____________________ ___________________ ___________________ Cambios de la corteza de la tierra. ___________________ ___________________ _____________________ _____________________ Composición química de la corteza terrestre. _____________________ _____________________ Clasificación de las rocas. _____________________ _____________________ II. Complete lo que a continuación se le pide. ____________________ ocurren principalmente al final de la cristalización, cuando el magma está casi completamente solidificado y consiste de una trama cristalina con un líquido intersticial. ____________________ son movimientos terrestres que se originan en la corteza debido al choque de placas continentales y la liberación de las tensiones originadas. ____________________ se conoce con este nombre a la salida de roca fundida proveniente del manto interno a través de fracturas. ____________________ irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. ____________________ se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km. 179

III. Práctico. Redacte un ensayo sobre el impacto ambiental en la corteza terrestre. Al finalizar el ensayo elabore un dibujo en base al tema y coloree. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 180

Bloque Materia y energía Al finalizar el IV Bloque de noveno grado, los alumnos y las alumnas estarán en condiciones de: Manejar los términos y conceptos básicos de movimiento rectilíneo y pendular, aplicándolos y representándolos en su medida experimental y matemática. Definir corriente eléctrica y manejan los conceptos y la simbología de electricidad, aplicándolos a circuitos eléctricos de corriente continua que ellos mismos diseñan y manejan. Describir el mecanismo de un electrodoméstico común y ponen en práctica los principios técnicos y prácticos en los que se basa el ahorro de energía eléctrica. Elaborar modelos atómicos a partir de los conocimientos adquiridos. Identificar y describir fenómenos químicos entre sustancias orgánicas e inorgánicas, los representan con fórmulas y experimentan con ellos en condiciones de laboratorio (forma controlada). Aplicar normas de seguridad para el trabajo en el laboratorio. 181

Movimiento en línea recta Los cambios en la magnitud de la velocidad se pueden apreciar muy bien en los movimientos que se llevan a cabo en línea recta. Si sucede esto y la aceleración es constante, el cálculo de la aceleración se realiza a partir de la diferencia entre la velocidad final y la velocidad inicial del objeto, dividido por el período del tiempo en el cual se dieron los cambios. El movimiento rectilíneo también es la trayectoria de desplazamiento en línea recta de un cuerpo. Existen distintos tipos de movimiento rectilíneo en función de la velocidad, aceleración, equilibrio y elongación. Se puede hablar, por ejemplo, de movimiento rectilíneo uniforme, movimiento rectilíneo uniformemente acelerado y movimiento armónico simple unidimensional. 182

SUGERENCIAS Centren su atención en el movimiento físico y definen Espacial-interpersonal DIDÁCTICAS la ciencia que lo estudia. Características, magnitudes y representaciones gráficas Cuando un objeto describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidades constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula. Es indicado mediante el acrónimo MRU, aunque en algunos países es MRC, que significa Movimiento Rectilíneo Constante. El MRU se caracteriza por: • Movimiento que se realiza sobre una línea recta. • Velocidad constante; implica magnitud y dirección constante. • La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez. • Aceleración nula. ¿Qué tiempo demorará una señal de radio enviada desde la tierra en llegar a la luna? Dato útil: Distancia desde la tierra hasta la luna (300,000 km/s) Solución: Datos Análisis de la solución D= 400000 kms De la ecuación de velocidad se despeja el tiempo. Como se conoce la distancia de la tierra V=300000 kms a la luna y la velocidad de propaganción de la onda de radio se puede calcular el tiempo en que demora la señal de radio. T-- incógnita Como la distancia está expresada en km y la velocidad en km/s, no es necesario convertir en metro la distancia. 183

Gráfica de barra de movimiento rectilíneo Solución v= d/t despejando t=d/v sustituyendo t=400000 km 300000 km/s t= 1,00 s Respuesta La señal de radio enviada desde la tierra hasta a la luna demorará 1,33 segundos. Ejemplo: !5Km/h respecto del tren !Yo veo una curva! ! 105 Km/h respecto al suelo! 100Km/h Yo veo una recta! Suelo 184

Dinámica en clase: En el siguiente cuadro dibuje una imagen de una representación gráfica sobre el tema asignado por el maestro. Grafique 185

Péndulo Es un sistema físico que puede oscilar bajo la acción gravitatoria u otra característica física (elasticidad, por ejemplo) y que está configurado por una masa suspendida de un punto o de un eje horizontal fijo mediante un hilo, una varilla, u otro dispositivo que sirve para medir el tiempo. Existen muy variados tipos de péndulos que, atendiendo a su configuración y usos, reciben los nombres apropiados: péndulo simple, péndulo compuesto, péndulo cicloidal, doble péndulo, péndulo de Foucault, péndulo de Newton, péndulo balístico, péndulo de torsión, péndulo esférico, etcétera. Sus usos son muy variados: medida del tiempo (reloj de péndulo, metrónomo), medida de la intensidad de la gravedad, etc. Péndulo simple o matemático. Componentes del peso de la masa pendular. También llamado péndulo ideal, está constituido por un hilo inextensible de masa despreciable, sostenido por su extremo superior de un punto fijo, con una masa puntual sujeta en su extremo inferior que oscila libremente en un plano vertical fijo. Al separar la masa pendular de su punto de equilibrio, oscila a ambos lados de dicha posición, desplazándose sobre una trayectoria circular con movimiento periódico. 186

Péndulo Simple: Ecuación del movimiento Para escribir la ecuación del movimiento, observaremos la figura adjunta, correspondiente a una posición genérica del péndulo. La flecha azul representa el peso de la masa pendular. Las flechas en color violeta representan las componentes del peso en las direcciones tangencial y normal a la trayectoria. 187

Aplicando la segunda ley de Newton en la dirección del movimiento, tenemos donde el signo negativo tiene en cuenta que la tiene dirección opuesta a la del desplazamiento angular positivo. Considerando la relación existente entre la aceleración tangencial y la aceleración angular at=lö Obtenemos finalmente la ecuación diferencial del movimiento plano del péndulo simple lö + g sin 0= o Factor de amplificación del período de un péndulo, para una amplitud angular cualquiera. Para ángulos pequeños el factor vale aproximadamente 1 pero tiende a infinito para ángulos cercanos a π (180º). El astrónomo y físico italiano Galileo Galilei, observó que el período de oscilación es independiente de la amplitud, al menos para pequeñas oscilaciones. En cambio, éste depende de la longitud del hilo. El período de la oscilación de un péndulo simple restringido a oscilaciones de pequeña amplitud puede aproximarse por: T≈ 2 π lg (([ ( )l ))l ([ ƒ((ƒ)))√ ] l ƒ(TT=≈ 42 π g K sin1 +v20 1√ = 4sin vg0 + 02π1•l l l 2TTDePdaeTTToi=≈rnnTa=≈≈vdaooeylsu42loφ422ccri0rlaπaoππcebiisnotetnleanegiséarlggnmamldellggpaogslyisKtoeeuKrldíeupsntaisanclaiagsne1sruixenldp+alaervrec2mp0isóviróán2imn0x12eiemmxr=aaaác.s2etLas4ú=aptpsieelia:cncr4iaue2a:eclvióp2lg0neraíond+tgeornio02πor21ep••su3ec4do02π1ensd2-taesnssiatniern1rd2ocol0l-van20rssla2einsaedmin2np0s2lvei2t00ruied sin2 0 [ ( ) ( ) ]g 2 2 2•T≈ 2 πlg1+12sin2v0+1•3 2 sin 2 2 2•4 188

SUGERENCIAS Solicite a los alumnos y alumnas que realicen una Verbal-espacial DIDÁCTICAS investigación sobre el tema y como se proyectan a futuro, presenten el texto a través de la técnica expositiva. Construcción, masa, longitud, período Construcción Existen básicamente dos tipos de fuerzas, muy a grandes rasgos, que actúan en el universo: estas son las fuerzas conservativas y las no conservativas. El nombre denota el hecho de que las primeras pueden generar un movimiento perpetuo mientras que las segundas no pueden. Fuerzas como la gravedad, la fricción, resistencia de los fluidos y su viscosidad, afectan el movimiento. Newton propuso en su primera ley, conocida como ley inercial, que un objeto permanecerá en su estado original, sea de movimiento o reposo, hasta que otra fuerza externa a él actúe sobre el mismo y modifique su condición inicial, ya sea llevándolo al movimiento si está en reposo, acelerándolo o desacelerándolo si se encontraba en movimiento. Materiales • Puede ser realizado en casa con un soporte de madera o de hierro al que le agregaremos un poste en el medio. • Un clavo. • Hilo de cáñamo (como el de las cañas de pescar). • Un objeto relativamente pequeño como una tuerca de hierro. 189

La forma en la que procederemos es la siguiente: Se colocará el clavo en el poste de nuestro soporte, ya sea de madera o de hierro. Puede ser simplemente “unido” con pegamento, pero el adhesivo debe ser bastante potente para que no se mueva en lo más mínimo. El clavo debe ver hacia afuera del poste ya que de ahí penderá el hilo. El soporte debe ser lo suficientemente pesado como para que no se mueva en ningún momento de manera tal que no modifique la velocidad ni la dirección del péndulo. Masa Es un concepto que identifica a aquella magnitud de carácter físico que permite indicar la cantidad de materia contenida en un cuerpo. Dentro del Sistema Internacional, su unidad es el kilogramo (kg.) Esta noción, que tiene su origen en el término latino massa, también se aprovecha para hacer referencia a la mezcla que surge al incorporar un líquido a una materia que ha sido previamente desmenuzada, cuyo resultado es una sustancia espesa, blanda y consistente. En Química, como masa atómica se denomina la masa de un átomo. La masa de un átomo, por su parte, es la suma de las masas de los protones y neutrones que lo conforman. En este sentido, variará en los diferentes isótopos. Su unidad de medida es la unidad de masa atómica o UMA (u), o el Dalton (Da), siendo ambas equivalentes. 190

Ángulo 1 Ángulo 2 LONGITUD Longitud De acuerdo al ámbito en el cual se lo emplee, el término longitud se referirá a diversas cuestiones. Enytérminos generales, es decir, en el uso más común que la gente le da al término, longitud, será la mayor de las dos dimensiones principales que presentan las cosas o figuras. X0 PoAr ejemplo, de una T lado más prolongado nos definirá la tiene la longitud que T=Periodo mesa su misma. Para la física será la distancia entre dos puntos correspondientes a una misma fase en dos ondas consecutivas. Por otro lado, en la cartografía, la longitud expresará la distancia angular entre un punto dado de la superficie terrestre y el meridiano que ste tome como punto 0°. pTro-arAdsicuipouneaslmtoe,natñeo, se,ndnéucaedstarso,ssdigíaloss, este punto es el meridiano de Greenwich, sin embargo, atrás fueron otros los puntos de referencia, el meridiano de Alejandría, el meridiano de Cádiz, el de Salamanca, entre otros. La longitud geográfica se mide en grados siempre, sin embargo puede medirse y expresarse de diferentes maneras. Período A partir de estos significados generales, el término período puede encontrarse en diferentes ámbitos y con sentidos más o menos diversos. Para la química, un período es cualquiera de las líneas horizontales que se encuentran en la llamada tabla periódica de elementos. 191

y X0 AT T=Periodo -A t En el campo de la astronomía, la fase que demora un cuerpo celeste en completar una órbita recibe el nombre de período orbital. Es posible distinguir entre los períodos sinódicos (cuánto tarda el cuerpo en aparecer nuevamente en un punto astronómico, siendo observado desde nuestro planeta y respecto al sol) y los períodos siderales (la demora del cuerpo en completar una vuelta entera en torno al sol, considerando como referencia a una cierta estrella). En esta práctica vamos a medir el período de oscilación de un péndulo simple en función de la longitud del hilo y de la gravedad. El experimento nos permitirá también obtener un valor para la aceleración de la gravedad. Materiales: • Esfera de plomo. • Hilo inextensible. • Soporte. • Cronómetro. • Regla. Método experimental: El montaje se efectúa según la figura que se adjunta. Según la teoría, para realizar esta práctica debería utilizarse una masa puntual, un hilo inextensible y un medio (el vacío). A la hora de realizar el experimento me encuentro con que no puedo utilizar una masa puntual, ya que no la había en el mercado, por lo que la masa de plomo que utilizaré en la práctica me va a causar un error. Lograr el vacío en el aula sería muy complicado, por lo que al error de la masa tendremos que sumar el error que produce la fuerza del rozamiento que ejerce el aire sobre la masa. Por todo esto, el experimento se aproxima a la realidad pero no es del todo exacto. 192

Recorta esta página, desarrolla la dinámica al reverso y preséntala al maestro Dinámica en casa: Nombre: _________________________________ 9no. grado, sección: _____________________ Fecha: ____________________________________ 193

Dinámica en casa: Responda a las siguientes interrogantes ¿Para qué sirve el método experimental? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Establezca la diferencia entre fuerzas conservativas y no conservativas ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Establezca la diferencia entre gravedad, fricción, resistencia de los fluidos y su viscosidad. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ En química ¿Cómo puede ser la masa de un átomo? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 194

Descripción y la cuantificación de los fenómenos físicos Mediante la observación de cosas o fenómenos físicos, la mente humana llega a formar conceptos, sobre determinados atributos de los mismos, a los que se denomina OBSERVABLES; la longitud, el color, el volumen, el peso, la belleza, etc., son ejemplos de estas propiedades. Ahora bien, la física utiliza observables que se puedan cuantificar, es decir, que sean susceptibles de ser medidos, y que constituyen las MAGNITUDES FÍSICAS. En consecuencia, una magnitud física es un observable que se puede medir. De esta definición se puede deducir que el campo de la física, es decir su objeto, es cambiante en función de que los fenómenos físicos observados sean medibles o no, de manera que el avance en las tecnologías de instrumentación de medida, aumentan el campo de la física, incluyendo conceptos y leyes deducibles de estas nuevas medidas. La longitud, velocidad, fuerza, masa, peso, color, etc., son ejemplos de magnitudes físicas. La belleza, el sabor, el olor, etc., son observables que no constituyen magnitudes físicas, ya que no se pueden medir. Por otra parte, algunas magnitudes físicas quedan perfectamente determinadas por un número real, acompañado por la unidad elegida para medirla. La masa, energía, tiempo, etc., son ejemplos de este tipo de magnitudes, a las que se le denomina MAGNITUDES ESCALARES. Otras magnitudes físicas, como la velocidad, fuerza, etc., requieren además una dirección y un sentido, a este tipo de magnitudes se les denomina VECTORIALES y al elemento matemático que lo representa: vector. 195

Leyes físicas Son expresiones matemáticas que relacionan entre sí cantidades de distintas magnitudes que intervienen en un fenómeno. En general una ley física se expresa de la forma: (Y) a (A) a (B) b (N) n, donde a quiere decir proporcional a... Si en vez de cantidades se toman medidas, entonces la proporcionalidad se puede expresar mediante una igualdad Y = K•AaBb N n donde en general intervienen una constante, cuyo valor dependerá de las unidades elegidas para medir las distintas cantidades. Unidades y medidas Cantidad de una magnitud física es el estado de la misma en un determinado fenómeno físico. Ejemplo: La aceleración es una magnitud física y el valor de la aceleración de la gravedad en Orihuela es una cantidad de esta magnitud. La comparación de cantidades de la misma magnitud se denomina: medida y se efectúa tomando como referencia o patrón una determinada cantidad que recibe el nombre de unidad: u. Así, para medir la cantidad (C) de una cierta magnitud física se compara con su unidad mediante la relación (C) = C • u, es decir, Cantidad = Medida • unidad. De manera que a cada cantidad (C), se asocia un número, C, que representa el número de veces que (C) es mayor que él. Dicho número recibe el nombre de medida de la cantidad (C) referida a la unidad: u.(Volumen) = 965m3 Cantidad = Medida • unidad. 196

Reconocimiento del trabajo científico como intento de explicar el mundo físico La ciencia es un conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, de los que se deducen principios y leyes generales. En su sentido más amplio se emplea para referirse al conocimiento en cualquier campo, pero que suele aplicarse sobre todo a la organización del proceso experimental verificable. Es habitual que los humanos intentemos encontrar explicaciones sobre lo que, percibimos a través de nuestros sentidos, y una vez encontradas verificamos que suelen ser complejas y variadas. Así trabaja nuestra mente, usa la inteligencia para comprender mejor nuestras experiencias. Con frecuencia es suficiente designar con un nombre a una situación acaecida en nuestra vida ordinaria. Por ejemplo, un agricultor escucha un ruido procedente del cielo y dice “es un trueno”. Pero no siempre el nombre proporciona suficiente información sobre el tema, aunque si es tranquilizador el hecho de ser capaces de asignar un nombre, esto significa que ha existido una experiencia similar previamente y que podemos reconocerla. Nos indica que otras personas también han percibido el mismo tipo de hechos. 197

A partir de una experiencia muchas veces se puede deducir lo que sucederá a continuación, el agricultor dirá “lloverá pronto”. Hemos sido capaces de organizar nuestras percepciones de forma que podemos reconocerlas como modelos comunes y hemos aprendido a utilizar una información que nos ayuda a comprender aquello con los que nos encontramos en la vida cotidiana. El agricultor puede decir “Dios se ha enfadado y manda estos rayos contra nosotros, pronto se compadecerá y enviará lluvia”. En otras ocasiones el mismo Dios enviará sol, viento, o nieve. Es normal que ante la falta de conocimientos sobre los sucesos de la naturaleza la gente los atribuya a los dioses, que no tienen existencia real, sino que son creaciones de los cerebros de algunas personas. Las teorías científicas van acabando paulatinamente con las creencias que atribuyen a entes sobrenaturales los hechos de la naturaleza que en algún momento histórico no se podían explicar. Las teorías se desarrollan como respuestas a preguntas del tipo ¿por qué? o ¿cómo?, se observa alguna secuencia de hechos, alguna regularidad en torno a dos o más variables y alguien se pregunta por qué esto es así. Una teoría intenta explicar los hechos y consiste en: • Un conjunto de definiciones que claramente describen las variables que se van a utilizar. • Un conjunto de supuestos que trazan las condiciones bajo las que se va a aplicar la teoría. • Una o más hipótesis sobre el comportamiento de estas variables. • Predicciones que se deducen de los supuestos de la teoría, y que es posible contrastar con datos reales obtenidos de observaciones o experimentos. • Una de las principales consecuencias de las teorías es que sirven para predecir hechos que todavía no han sucedido. De esta forma se puede comprobar si una teoría es correcta o no, haciendo experimentos cuyos resultados pueden no sólo demostrar que la teoría es falsa, sino también indicar dónde se equivoca, y de esta forma se pueden proponer teorías corregidas o nuevas. 198