El magnetismo

Los imanes se atraen o repelen según la posición 

en la que coloque uno con respecto al otro.

Indicador de logro: Reconoce e interpreta el concepto del magnetismo.

Competencia: Reconozco e interpreto el concepto de magnetismo.

Palabras claves: Imán, magnetismo, electromagnetismo, ferromagnéticas, polos, atracción, repulsión, campo magnético.

Pregunta generadora:

¿Por qué es importante reconocer el concepto de magnetismo?

Situación de aprendizaje

Es un fenómeno debido a las propiedades de algunas sustancias llamadas ferromagnéticas, ejemplo de estas sustancias son el hierro y el níquel. Con seguridad ha experimentado que un imán ejerce fuerza de atracción sobre un trozo de hierro.

William Gilbert observó y describió la interacción entre el hierro y la magnetita y analizó la interacción entre dos imanes. Cuando acercamos dos imanes podemos diferenciar dos zonas, que se repelen o atraen. A dichas zonas se le conoce con el nombre de polos: norte y sur. Los polos del mismo nombre se repelen y los polos de diferente nombre se atraen.

Los imanes se ejercen fuerzas de atracción y repulsión. 

Las fuerzas miden igual pero sus direcciones son contrarias.

A  pesar de la semejanza que hay entre los fenómenos eléctricos y los magnéticos, en términos de las fuerzas de atracción y repulsión, hay una propiedad que los distingue profundamente: no es posible aislar un polo norte o un polo sur, contrario a lo que ocurre con las cargas eléctricas, que sí existen las positivas y negativas, unas independientemente de las otras. Si partimos un imán por la mitad, encontramos que cada mitad se comporta como un imán nuevo con su polo norte y su polo sur.

Los polos de un imán no se pueden separar. Si se parte un imán 

en trozos, cada uno de los trozos es un imán.

El campo magnético  que genera un imán es como atrae objetos de hierro que se encuentran en sus cercanías, aún sin establecer contacto con ellos, el cual tiene características especiales al espacio que lo rodea.

Acción de imán sobre limaduras de hierro

Al colocar limaduras de hierro sobre una hoja de papel apoyada sobre un imán recto, las limaduras se magnetizan por efecto de su cercanía al imán. Las limaduras se comportan como agujas imantadas que se orientan y producen un patrón de líneas de campo magnético. A las líneas de campo se les asigna dirección, decimos que salen del polo norte y entran en el polo sur.

Configuración de las líneas de campo producidas por un imán recto.

El campo magnético terrestre. Al usar la brújula o tomar una aguja imantada y la dejamos girar libremente, esta siempre se orientará en la misma dirección norte-sur; esta es la razón por la cual los polos de un imán reciben los nombres de polo norte y sur. El polo norte de un imán indicará siempre el polo norte geográfico de la tierra. La brújula es un elemento indispensable en muchas actividades que tienen que ver con los puntos geográficos de la tierra.

La brújula instrumento creado por los chinos, posee una aguja imantada, 

suspendida sobre un eje, que gira en forma libre siempre indicando la dirección norte-sur.

El campo magnético de la tierra se comporta como un enorme imán, esto se puede probar al hacer uso de brújula, puesto que el polo norte de la aguja imantada indica siempre el polo norte geográfico luego concluimos que el polo sur magnético coincide con su polo sur geográfico.

La tierra se comporta como un enorme imán.

Cuando se descubrió que una corriente eléctrica presentaba un comportamiento semejante a un imán, nació la rama de la física conocida como electromagnetismo. Chirstian Oersted, observó que la aguja de una brújula variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella, concluyendo que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno. 

El electromagnetismo es la base del funcionamiento de todos los motores  y generadores eléctricos.

APLICACIONES DEL ELECTROMAGNETISMO

Los motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias que transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Debido a sus múltiples ventajas, entre las que cabe citar su economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el motor eléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energía, tanto en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar.

Los motores eléctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de servicio, desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener una carga. Estos motores se fabrican en potencias que varían desde una pequeña fracción de caballo hasta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o variables.

Un motor eléctrico contiene un número mucho más pequeño de piezas mecánicas que un motor de combustión interna o uno de una máquina de vapor, por lo que es menos propenso a los fallos. Los motores eléctricos son los más ágiles de todos en lo que respecta a variación de potencia y pueden pasar instantáneamente desde la posición de reposo a la de funcionamiento al máximo. Su tamaño es más reducido y pueden desarrollarse sistemas para manejar las ruedas desde un único motor, como en los automóviles.

Partes de un motor

Elementos que conforman las partes de un motor

Partes de un pequeño motor común de corriente directa. (CD) desarmado. Un motor común de corriente directa o continua se compone de las siguientes partes o piezas:

Carcasa metálica o cuerpo del motor. Aloja en su interior, de forma fija, dos imanes permanentes con forma de semicírculo, con sus correspondientes polos norte y sur.

Rotor o parte giratoria del motor. Se compone de una estructura metálica formada por un conjunto de chapas o láminas de acero al silicio, troqueladas con forma circular y montadas en un mismo eje con sus correspondientes bobinas de alambre de cobre, que lo convierten en un electroimán giratorio. Por norma general el rotor de la mayoría de los pequeños motores de CD se compone de tres enrollados o bobinas que crean tres polos magnéticos. Los extremos de cada una de esas bobinas se encuentran conectados a diferentes segmentos del colector.

Colector o conmutador. Situado en uno de los extremos del eje del rotor, se compone de un anillo deslizante seccionado en dos o más segmentos. Generalmente el colector de los pequeños motores comunes de CD se divide en tres segmentos.

Escobillas. Representan dos contactos que pueden ser metálicos en unos casos, o compuesto por dos piezas de carbón en otros. Las escobillas constituyen contactos eléctricos que se deslizan por encima de los segmentos del colector mientras estos giran. Su misión es suministrar a la bobina o bobinas del rotor a través del colector, la corriente eléctrica directa necesaria para energizar el electroimán. En los pequeños motores las escobillas normalmente se componen de dos piezas o flejes metálicos que se encuentran fijos en la tapa que cierra la carcasa o cuerpo del motor.

Tapa de la carcasa. Es la tapa que se emplea para cerrar uno de los extremos del cuerpo o carcasa del motor. En su cara interna se encuentran situadas las escobillas de forma fija. El motor de esta foto utiliza en función de escobillas dos flejes metálicos.

El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del motor.

Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería.

Generador de corriente eléctrica. Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de los dos elementos principales que lo componen: la parte móvil llamada rotor, y la parte estática que se denomina estátor. Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido). Los generadores eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que producen. Así, nos encontramos con dos grandres grupos de máquinas eléctricas rotativas: los alternadores y las dinamos. Los alternadores generan electricidad en corriente alterna. El elemento inductor es el rotor y el inducido el estátor. Un ejemplo son los generadores de las centrales eléctricas, las cuales transforman la energia mecánica en eléctrica alterna. Las dinamos generan electricidad en corriente continua. El elemento inductor es el estátor y el inducido el rotor. Un ejemplo lo encotraríamos en la luz que tiene una bicicleta, la cual funciona a través del pedaleo

Máquinas eléctricas rotativas: los generadores Llamamos máquinas eléctricas a los dispositivos capaces de transformar energía eléctrica [1] en cualquier otra forma de energía. Las máquinas eléctricas se pueden dividir en: Máquinas eléctricas rotativas, que están compuestas de partes giratorias, como las dinamos, alternadores y motores. Máquinas eléctricas estáticas, que no disponen de partes móviles, como los transformadores. Vamos a fijarnos en el grupo de las máquinas rotativas, que lo constituyen los motores y los generadores. Las máquinas eléctricas rotativas son reversibles, yq que pueden trabajar de dos maneras diferentes: Como motor eléctrico: Convierte la energía eléctrica en mecánica. Como generador eléctrico: Convierte la energía mecánica [1] en eléctrica

Las máquinas eléctricas se pueden dividir en rotativas y estáticas. En este caso vamos a fijarnos en el grupo de las máquinas rotativas que lo constituyen los motores y los generadores. Todas las máquinas rotativas están formada por una parte fija llamada estátor, tiene forma cilíndrica, y otra móvil llamada rotor. El rotor se monta en un eje que descansa en dos rodamientos o cojinetes. El espacio de aire que separa el estátor del rotor, necesario para que pueda girar la máquina se denomina entre hierro. Normalmente tanto en el estátor como en el rotor existen devanados hechos con conductores de cobre por los que circulan corrientes suministradas o cedidas a un circuito exterior que constituye el sistema eléctrico. Uno de los devanados crea un flujo en el entre hierro y se denomina inductor. El otro devanado recibe el flujo del primero y se denomina inducido. De igual manera, se podría situar el inductor en el estátor y el inducido en el rotor o viceversa.

Esquema básico y funcionamiento del transformador

Esquema básico de funcionamiento de un transformador ideal

Los transformadores se basan en la induccion electromagnetica. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensión, se origina un flujo magnético en el núcleo de hierro. Este flujo viajará desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originará una fuerza electromagnética en el devanado secundario.

Según la Ley de Lenz, necesitamos que la corriente sea alterna para que se produzca esta variación de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.

La relación de transformación del transformador eléctrico

Una vez entendido el funcionamiento del transformador vamos a observar cuál es la relación de transformación de este elemento. 

Donde N p es el número de vueltas del devanado del primario, N s el número de vueltas del secundario, V pla tensión aplicada en el primario, V s la obtenida en el secundario, I s la intensidad que llega al primario, I pla generada por el secundario y r t la relación de transformación.

Como observamos en este ejemplo si queremos ampliar la tensión en el secundario tenemos que poner más vueltas en el secundario (N s), pasa lo contrario si queremos reducir la tensión del secundario.

Tipos de transformadores eléctricos

Hay muchos tipos de transformadores pero todos están basados en los mismos principios básicos, Pueden clasificarse en dos grandes grupos de tipos básicos: transformadores de potencia y de medida.

Transformadores de potencia

Los transformadores eléctricos de potencia sirven para variar los valores de tensión de un circuito de corriente alterna, manteniendo su potencia. Como ya se ha explicado anteriormente en este recurso, su funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnetica. 

Transformadores eléctricos elevadores

Los transformadores eléctricos elevadores tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado secundario es mayor al del devanado primario.

Modelización de un transformador elevador


Transformadores eléctricos reductores

Los transformadores eléctricos reductores tienen la capacidad de disminuir el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado primario es mayor al secundario.

Podemos observar que cualquier transformador elevador puede actuar como reductor, si lo conectamos al revés, del mismo modo que un transformador reductor puede convertirse en elevador.

Modelización de un transformador reductor


Autotransformadores

Modelización de un autotransformador

Se utilizan cuando es necesario cambiar el valor de un voltaje, pero en cantidades muy pequeñas. La solución consiste en montar las bobinas de manera sumatoria. La tensión, en este caso, no se introduciría en el devanado primario para salir por el secundario, sino que entra por un punto intermedio de la única bobina existente.

Esta tensión de entrada (V p) únicamente recorre un determinado número de espiras (N p), mientras que la tensión de salida (Vs) tiene que recorrer la totalidad de las espiras (N s).

Transformadores de potencia con derivación

Son transformadores de elevación o reducción, es decir, elevadores o reductores, con un número de espiras que puede variarse según la necesidad. Este número de espiras se puede modificar siempre y cuando el transformador no esté en marcha. Normalmente la diferencia entre valores es del 2,5% y sirve para poder ajustar el transformador a su puesto de trabajo.

Transformadores eléctricos de medida

Sirven para variar los valores de grandes tensiones o intensidades para poderlas medir sin peligro.

Transformadores eléctricos de intensidad

El transformador de intensidad toma una muestra de la corriente de la línea a través del devanado primario y lo reduce hasta un nivel seguro para medirlo. Su devanado secundario está enrollado alrededor de un anillo de material ferromagnético y su primario está formado por un único conductor, que pasa por dentro del anillo.

El anillo recoge una pequeña muestra del flujo magnético de la línea primaria, que induce una tensión y hace circular una corriente por la bobina secundaria.

Transformador eléctrico potencial

Se trata de una máquina con undevanado primario de alta tensión y uno secundario de baja tensión. Su única misión es facilitar una muestra del primero que pueda ser medida por los diferentes aparatos.

Posibles conexiones de un transformador trifásico con la fuente de alimentación

Transformadores trifásicos

Debido a que el transporte y generación de electricidad se realiza de forma trifásica, se han construido transformadores de estas características.

Hay dos maneras de construirlos: una es mediante tres transformadores monofásicos y la otra con tres bobinas sobre un núcleo común.

Esta última opción es mejor debido a que es más pequeño, más ligero, más económico y ligeramente más eficiente.

Esquema de un timbre eléctrico

El timbre eléctrico es un dispositivo capaz de producir una señal sonora al pulsar un interruptor. Su funcionamiento se basa en fenómenos electromagnéticos.

Consiste en un circuito electrico compuesto por un generador, un interruptor y un electroimán. La armadura del electroimán está unida a una pieza metálica llamada martillo, que puede golpear una campana pequeña.

Funcionamiento. Al cerrar el pulsador, la electricidad circula por el enrollamiento del electroimán y este crea un campo magnetico en su núcleo y atrae la armadura. El martillo, soldado a la armadura, golpea la campana produciendo el sonido. Al abrir el interruptor cesan la corriente y el campo magnético del electroimán, y un resorte devuelve la armadura a su posición original para interrumpir el sonido.

Para conseguir que el martillo golpee la campana repetidamente mientras el interruptor esté cerrado, y no una sola vez, se sitúa un contacto eléctrico en la armadura que actúa como un interruptor. Así, cuando la armadura es atraída por el electroimán, se interrumpe el contacto, cesa la corriente en el electroimán y la armadura retrocede a su posición original. Allí vuelve a establecerse el contacto eléctrico, con lo que el electroimán vuelve a atraer a la armadura, y así sucesivamente.

Modernamente, muchos timbres no tienen interruptor, basándose en golpear la campana al doble de la frecuencia de la red. Tienen la ventaja de ser más fiables y más duraderos, ya que no se ensucian ni se desgastan los contactos del interruptor. Algunos no tienen ni campana, bastando la vibración de los contactos transmitida a la caja del timbre. A veces se llama zumbadores a estos timbres sin campana, porque el sonido que producen es un zumbido; Normalmente este se usa en oficinas, escuelas e institutos para avisar que es la hora de cambiar de clase o si hay algún incendio. Historia Joseph Henry, un científico estadounidense y primer secretario de la Institución Smithsonian, inventó el timbre eléctrico en 1831.

Vídeos y material de refuerzo.

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

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

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

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

5. http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esobiologia/1quincena4/imagenes1/luna.swf

6. http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/2-CD-Fiisca-TIC/2-1Gravitacion/Flash/fasesLunaeclipses.swf

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

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

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

Bibliografía

1. Universidad de Navarra. Carlos Pérez
2. https://www.youtube.com/watch?v=cvoYGPe9NWk
3. https://www.youtube.com/watch?v=RAth_4-5SKs
4. swf: http://departamentofyq.wesped.es/aulavirtual/mod/resource/view.php?id=49
5. swf: http://recursostic.educacion.es//bancoimagenes/ArchivosAnimaciones/DVD01/CD01/178036_am_1.swf
6. http://www.astromia.com/tierraluna/fasesluna.htm
7.http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esobiologia/1quincena4/imagenes1/luna.swf
8. http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/2-CD-Fiisca-TIC/2-1Gravitacion/Flash/fasesLunaeclipses.swf
9.http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/1esobiologia/1quincena3/index_1quincena3.htm
10.https://www.youtube.com/watch?v=ZEv-O65BJY8

Electricidad

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

una descarga eléctrica a través de baja conductividad, las descargas 

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

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

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

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

Pregunta generadora:

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

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

Esquema de los diferentes tipos de cargas eléctricas

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

Material de apoyo: 

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

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

Diferentes tipos de aislantes que no permiten la circulación de 

cargas eléctricas.

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

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

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

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

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

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

Si por un alambre circula una carga de 1 culombio 

en 1 segundo, la corriente es de 1 amperio

Movimiento de electrones a través de un material 

conductor creando un campo magnético.

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

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

Galvanometro: Instrumento con el cual se mide 

la corriente eléctrica.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

1,5/0,03 = 50

3/0,06 = 50

4,5/0,09 = 50

6/0,12= 50

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

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

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

i = V/R     y también a    R = V/i

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

Relación entre el voltaje y la corriente para 

un conductor que cumple la ley de Ohm.

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

Representación esquemática de un circuito. Al abrir el 

interruptor, no fluye corriente por el circuito.

Para entretenernos un ratito y sacar algunas conclusiones: 

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

Bibliografía

Santillana ISBN 958-24-1081-7

Universidad de Navarra. Carlos Pérez

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

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

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

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

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

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

El movimiento planetario

El sistema solar

Indicador de logro: Reconoce e interpreta el movimiento planetario. 

Competencia: Reconozco e interpreto el movimiento planetario. 

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

Pregunta generadora:

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

Situación de aprendizaje:

EL sistema solar: el Sol y los planetas

Material de motivación:

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

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

Material de apoyo: 

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

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

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

En nuestra galaxia existen enormes nebulosas 

como la que debió dar origen a nuestro sistema solar.

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

La organización del sistema solar

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

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

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

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

El Sol 

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

Material de apoyo:

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

Los planetas y sus características 

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

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

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

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

DATOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS PLANETAS

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

Características de los planetas del sistema solar

Datos para entender la crisis ecológica de la tierra

Las estrellas

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

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

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

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

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

Nacimiento de una estrella 

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

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

Material de apoyo: 

1.

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

2. 

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

Las galaxias

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 
                                                    Diferentes tipos de galaxias: espiral, elíptica e irregular.

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

Exploración espacial

Misiones espaciales tripuladas

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

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

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

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

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

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

Misiones espaciales no tripuladas

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

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

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

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

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

Bibliografia

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

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