CBTIS 37 CD. OBREGON SON.
FISICA I M. C. SALVADOR ACOSTA BORDAS
I.- CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
INTRODUCCION GENERAL
Consistentes con los objetivos de la DGETI , los programas de las asignaturas de Física
Pretenden desarrollar en el alumno, de manera integrada y gradual, conocimientos, habilidades actitudes y valores que habrán de incorporarse a su manera de ser, hacer y pensar.
La primera parte contiene información común a las asignaturas de Física; en las secciones posteriores se indica lo específico de cada una.
1.- UBICACIÓN DE LA MATERIA
1.1 Antecedentes de la materia en el Plan de Estudios del CBTIS 37
La asignatura obligatoria de este Plan, Física I, se cursaba en el tercer semestre. Comenzaba con una introducción al estudio de magnitudes, unidades, mediciones y graficas; consideraba algunas propiedades generales de la materia, tales como masa, pero, volumen, y propiedades características como densidad, dilatación, cambios de fase, solubilidad y separación de mezclas; en ocasiones se incluyan algunos elementos de cinemática. El plan anterior establecía que el eje metodológico y el objetivo general de Física I, Química I y Biología I eran el conocimiento, manejo y aplicación del método científico experimental.
1.2 Modificación y conservación de la materia
Las asignaturas han sido modificadas en sus contenidos temáticos, en particular Física cambia su ubicación dentro del plan curricular: Física I y II, con un enfoque cultural, son obligatorias en los semestres cuarto y quinto, para todos los alumnos que cursan su bachillerato, mientras que temas de Física, con un enfoque propedéutico, son optativas y comprenden, entre otras actividades, el desarrollo de proyectos de tipo interdisciplinario.
Como antecedentes a las asignaturas de Física, en los semestres primero y segundo se cursan Química I y Química II, centradas en el concepto de reacción química, en donde se desarrollan algunos aspectos de la estructura atómica y molecular de la materia. En todas las asignaturas de Física se supone que el alumno ha cursado las correspondientes a Matemáticas que marca el Plan de Estudios.
1.3 Contribución de los objetivos de las asignaturas al perfil del egresado
Los programas de Física propician la consolidación de los aprendizajes básicos de la disciplina y su estructura se apoya en los siguientes ejes de desarrollo curricular, es decir, contempla las competencias genéricas que reflejan el perfil del egresado de los alumnos; así mismo, las competencias disciplinarias básicas del campo de las ciencias experimentales que orientan la formación académica propia de la disciplina.
· Eje conceptual: se presenta un enfoque global e integrador, en donde se tratan los fundamentos de la Física Clásica y se incluyen algunos temas de Física Contemporánea.
· Eje pragmático: se hace referencia a situaciones de interés para el alumno en relación con necesidades sociales de su entorno, tales como la conservación del ambiente y el desarrollo científico y tecnológico. (competencias genéricas)
· Eje metodológico: se establece una congruencia entre las estrategias metodologicas, los planteamientos y principios educativos propios de la DGETI , orientados al desarrollo de la actitud de investigación en el alumno.
· Eje psicológico: se toma en cuenta el nivel de conocimiento de los alumnos al ingresar al CBTIS 37 y la comprensión actual de cómo construye su conocimiento y desarrollan sus habilidades.
Acordes con los principios del CBTIS de aprender a aprender, aprender a ser y aprender a hacer, las asignaturas de Física buscan desarrollar en el alumno una cultura científica a través de un aprendizaje experimental, que promueva la curiosidad y favorezca la critica, el rigor y la honestidad intelectual y contribuya a elevar su autoestima y a su formación con lo siguiente:
1.- Mejorar su propia interpretación de los fenómenos naturales, es decir, ayudarle a aprender Física.
2.- Promover sus habilidades experimentales y su hábito de buscar relaciones cuantitativas al analizar fenómenos físicos.
3.- Permitirle alcanzar mayor madurez intelectual al fomentar la disciplina del trabajo ordenado y sistemático.
4.- Desarrollar su capacidad para realizar aprendizajes independientes y significativos, en la construcción del conocimiento.
5.- Trabajo en equipos colaborativos, para fomentar la socialización, los valores y la construcción de su conocimiento.
2.- CONCEPCION DE LA MATERIA
Los nuevos cursos de Física I y II tienen un enfoque esencialmente fenomenológico, basado en la experiencia de la vida y la experimentación en el aula-laboratorio, y cuantitativo, en donde se utilizan modelos matemáticos. Se busca motivar y hacer atractivo un estudio introductorio y global de la Física y mostrar algunas aplicaciones practicas. Este enfoque pretende enseñar al alumno a racionalizar y sistematizar, así como capacitarlo gradualmente para que, a partir de la experimentación, la observación y la medición, pueda formalizar y aplicar su compresión del mundo físico; por tales razones su enseñanza es altamente formativo a nivel bachillerato.
3.- ENFOQUE DIDACTICO
El papel del profesor estará dirigido primordialmente a satisfacer las siguientes funciones:
· Facilitar el proceso de aprendizaje en torno a situaciones de interés para los estudiantes, promover la discusión y facilitar el planteamiento y resolución de problemas concretos que muestren las características explicativas y predictivas de la disciplina.
· Procurar que la generación, la confrontación de las ideas y la coordinación de las actividades de aprendizaje y de evaluación, se hagan sobre la base de las capacidades de los estudiantes.
· Guiar y supervisar el trabajo experimental y la derivación, compresión y aplicación de modelos físicos sencillos que faciliten la predicción teórica, así como la interpretación, comunicación y discusión de resultados.
Las asignaturas de Física forman parte del Área de Ciencias Experimentales, junto con Biología, Ecología, Ciencias de la Salud , Psicología y Química, y como tales se aplican las competencias disciplinares planteadas en el documento de presentación del Marco Conceptual de dicha Área.
Es en este sentido que el alumno deberá construir su propio conocimiento, apoyando en discusiones temáticas, investigaciones experimentales con materiales sencillos y otras actividades de aprendizaje. Por ello se propone que los aspectos en donde se concentra el aprendizaje correspondan a que estudiar (contenidos temáticos), como estudiar (actividades de aprendizaje) y que evaluar (actividades de evaluación).
Física I
Datos de la asignatura
Bachillerato: | Cuarto semestre | Créditos: | 10 |
Área: | Ciencias Experimentales | Horas por clase: | 2, 2 |
Plan: | 2011 | Horas por semestre: | 80 |
Clave: | Clases por semana: | 4 |
PRESENTACION
La asignatura tiene una duración de 16 semanas, cada una de estas comprende dos secciones de aula- laboratorio, con una duración total de cuatro horas semanales.
Las unidades de este curso están organizadas de forma que el alumno se introduzca en el manejo, cuantificación y análisis de las magnitudes y de sus cambios; conozca diferentes puntos de vista para analizar un sistema físico: el análisis de sistemas de pocas variables, enfoque mecánico, y sistemas de muchas variables, enfoque termodinámica; y, finalmente, que relacione estos puntos de vista en el conocimiento de la estructura de la materia y de la energía en el Universo.
CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA
Física I esta constituida por las siguientes unidades:
I.- Conceptos introductorios.
II.- Mecánica: Fuerza, masa, Tipos de movimientos y energía mecánica.
III.- Estados de la materia: sólidos, líquidos y gases.
IV.- Movimiento ondulatorio: ondas mecánicas y Sonido.
1.1. 2. RELACION INTERDISCIPLINARIA
Para entender los fenómenos que ocurren en la naturaleza, la Física se relaciona con otras ciencias, como:
Ciencia Estudia
· Matemáticas : Los números y las figuras
· Química: La composición de la materia
· Geología: La estructura y transformación de la Tierra
· Biología: La vida y sus manifestaciones
· Astronomía: Los cuerpos celestes
· Mineralogía: Los minerales
· Meteorología: Los fenómenos atmosféricos
· Geografía: La superficie terrestre
Su relación se establece de la siguiente manera:
Las Matemáticas permiten cuantificar los diversos fenómenos físicos que ocurren en la naturaleza.
Por lo tanto, todas estas ciencias aplican leyes y métodos físicos lo que ha permitido su avance y desarrollo, así como también la creación de nuevos campos de estudio en las llamadas ciencias intermedias como:
· Fisicoquímica, Biofísica, Geofísica, Astrofísica
1. 1. 3. FENOMENOS NATURALES
CATASTROFE
Catástrofe es un suceso que causa alteraciones intensas en las personas, los bienes, los servicios y el medio ambiente, excediendo la capacidad de respuesta de la comunidad afectada. En pocas palabras es el producto, tanto de un Fenómeno natural extremo, como de una Inadecuada relación del hombre con su medio.
CAUSAS QUE AGRAVAN LOS CATASTROFES
· La posición en una región de alta actividad Tectónica (Terremotos y Vulcanismo).
· El Clima lluvioso y tempestuoso inestable.
· Intervención Antrópicas fuerte sobre el ambiente.
· Crecimiento Urbano Inadecuado Controlado.
· Flujo Población desde las Zonas Rurales hacia Urbanas.
TIPOS DE DESASTRES NATURALES
A. Erosión (Volcánica, Fluvial, Cáustica, Marina, Glacial, Eólica, Biótica)
B. Terremotos (Sismos) C. Huracanes, Ciclones, Tornados.
FALLAS: Se producen por fuerzas de tensión que actúan sobre las capas de la Corteza y las fracturan. La tensión determina el deslizamiento de alguna porción de la Corteza sobre otra, o bien, que algunos bloques del terreno permanezcan en el mismo lugar o se elevan ligeramente. Hay tres tipos de Fallas Vertical, Horizontal, Mixta.
VULCANISMO: El termino Vulcanismo se deriva de Vulcano, Dios Romano del Fuego, un Volcán es un Fenómeno geológico en el que predomina el material en estado Incandescente a elevadas temperaturas en un volcán es necesaria la presencia de una grieta o abertura por donde la Magma (Rocas Fundidas cargadas con gases) Procedente del interior de la tierra se lanza a la superficie bajo la forma de corrientes de lava o bien nubes de gases y cenizas Volcánicas. El Magna puede llegara a la superficie a través de largas fisuras, al salir al exterior se le da el nombre de lava y se extiende por el terreno circulante del volcán.
SISMO
Los Sismos ya sean terremotos o Maremotos son movimientos vibratorios que sufre la corteza terrestre sobre una área determinada, el sismo es una fenómeno natural, que mas impresiona al hombre por la perdidas humanas y materiales.
CAUSAS DE LOS SISMOS
La litosfera no es continua en la superficie de la tierra sino que esta formada por diferentes placas que hacen contacto entre si, estas placas sufren movimientos relativos debido a las fuerzas de tensión y comprensión que producen en algunas de sus márgenes la subducción de una placa sobre otra, la creación de una nueva porción de la litosfera.
DONDE OCURREN LOS SISMOS
Hay 3 zonas Sistemáticas principales que recorre los bordes del Océano Pacifico, otra en el centro del Atlántico, y la tercera, el sur de Asia, desde indonesia hasta el mar Mediterráneo. En estas zonas la roca que yace bajo el suelo no es firme. Lo cual se debe a que la parte sólida debajo de la corteza terrestre esta formada por placas rocosas, cuyos bordes están en esas fajas.
Las placas se mueven sin cesar, muy despacio y chocan entre si se rozan o se separan, esto significa que hay movimientos sísmicos.
La atmosfera es el aire que rodea la tierra, sin ella, no habría vida sobre nuestro planeta, puesto que contiene Oxigeno que respiramos y nos protege de los fuertes rayos de sol. La atmosfera se hace menos densa a medida que ascendemos y termina a unos 500km del suelo. Ahí empieza el espacio.
EL AIRE
En nuestra atmosfera consiste en una mezcla de gases se llama aire y que varia ligeramente según el lugar y la altura sobre el nivel del mar contiene Oxigeno. Que es indispensable para todas las formas de vida representa el 21 % de los gases que integran el aire. Nitrógeno es el componente más voluminoso, le corresponde el 78 %. Cantidad de este que envuelve la tierra en inmensa, pero ni las plantas, ni animales, ni los hombres pueden utilizar el nitrógeno tomándolo directamente del aire.
COMO ESTA FORMADA LA ATMOSFERA
La atmosfera se descompone en diversas capas, que posee cada un sus características propias, muy distintas unas de otras.
TROPOSFERA: Es la zona mas próxima a la tierra. Su altura es aproximadamente de 11Km y nosotros respiramos el aire de la troposfera. Es de gran importancia, pues todos los fenómenos atmosféricos ocurren en ella; tormentas, lluvias, vientos, etc.
ESTRATOSFERA: Llamada también región de las calmas. Es la parte de la atmosfera que se extiende desde los 11 Km . Hasta los 8º Km. Debido al interior peso especifico del aire allí se encuentra. La vida es imposible en estas regiones sin protección adecuada.
INOSFERA: Se extiende por encima de la estratosfera, hasta una altura de 1,000 Km . el aire aquí esta extremadamente enrarecido, Es la capa más amplia y su estudio adquirido singular importancia cuando se descubrió su influencia en las Comunicaciones.
EXOFERA: Es la capa final de la atmosfera, la mas elevada y la que contiene, sobre todo, Hidrogeno.
1. 1. 4. TECNOLOGIA Y SOCIEDAD
Uno de los tópicos en el debate actual sobre la ciencia y la tecnología consiste en determinar que tanto han servido para configurar a las sociedades modernas y transformar a las tradicionales. Los progresos científicos como también tecnológicos han modificado radicalmente la relación del hombre con la naturaleza y la interacción entre los seres vivos. Hoy en día la ciencia y la tecnología calan los niveles más altos en la sociedad actual.
La ciencia y la tecnología no se pueden estudiar fuera del contexto social en el que se manifiestan. Entre la ciencia y la tecnología existe un claro estado de simbiosis; en otras palabras, conviven en beneficio mutuo. Aunque el efecto de ambas actuando conjuntamente es infinitamente superior a la suma de los efectos de cada una actuando por separado.
Y, sin embargo, ante estos progresos que no podían ni siquiera imaginar los autopistas del pasado, empiezan a surgir preguntas cada vez mas serias sobre el lugar que incumple la ciencia y la tecnología en nuestra sociedad; y además con una constancia tal que no se pueden ignorar tales problemas. Ley una frase escrita por Albert Camus, la cual me llamo mucho la atención, decía lo siguiente:
“El siglo XVII fue de las matemáticas, el siglo XVIII el de las ciencias físicas, el siglo XIX el de la biología y nuestro siglo XX es el siglo del miedo “.
¿Es cierto esto?, Podríamos decir que si; ya que la ciencia y la tecnología han tenido tanta auge, tanto desarrollo que hoy en día muchos temen que la ciencia y la tecnología lleguen a destruir el mundo. Muchas personas lo ven de la siguiente manera, ¿Cuántas personas han muerto e accidentes automovilísticos? , Si la ciencia y la tecnología no los hubiesen creado no hubiese ocurrido. Pero dejan atrás la otra cara de la moneda, ¿Cuántas personas se han salvado gracias al transporte automovilístico? ¿Cuánto tardaríamos es trasladarnos de un lugar a otro?, Si no se hubiesen desarrollados estos inventos. Lo que une la ciencia y la tecnología con la sociedad son las necesidades y los deseos de la sociedad.
Son muchos los que consideran la ciencia como una amenaza y no solo en nuestros tiempos, sino desde hace muchos años, es el típico caso de Galileo quien fue condenado por el Papa, ya que este consideraba que su nuevo método de considerar la verdad constituía un gran desafío a la autoridad tradicional. Aunque muchos consideran que esto se debe a que la sociedad no tolera aquello sobre lo que no dispone información o simplemente que no lo puede comprender.
Hoy en día, la tecnología es parte del sistema de vida de todas las sociedades. La ciencia y la tecnología se están sumando a la voluntad social y política de las sociedades de controlar sus propios destinos, sus medios y el poder de hacerlo. La ciencia y la tecnología están proporcionando a la sociedad una amplia variedad de opciones en cuanto a lo que podría ser el destino de la humanidad
La industria de base tecnológica ha dislocado la familia. Por ejemplo, el hecho de tener que dedicar mucho tiempo al transporte separa a menudo a un padre de sus hijos. La sociedad tecnológica tiende también a separar a la madre del niño pequeño. La facilidad de las comunidades incita a los hijos a irse muy lejos, y la familia ampliada a dispersarse mas. Además de todo esto, a consecuencia de todo esto, se debilita la transmisión cultural de las técnicas ( por ejemplo, la cocina, la educación de los niños, etc.) y los pedagogos tienen que intentar colmar esta laguna.
3. Avances de la tecnología
Podemos definir tecnología como el conjunto de reglas instrumentales que prescriben un rumbo racional de actuación para lograr una meta previamente determinada y que debe evaluarse en función de su utilidad y de su eficacia practica.
La tecnología es creada por el hombre con el fin de satisfacer una necesidad, esta necesidad es la causa de la evolución de la tecnología. La tecnología se encuentra en una constante evolución y los objetos que no se adaptan simplemente desaparten, es decir, a medida que las necesidades son mayores o digamos mas complicadas se necesitan crear un objeto que pueda llenar el vacío, el cual llega a reemplazar el anterior.
1. 1. 5. SISTEMAS FISICOS 1. 1. 1. 5. CONCEPTO DE SISTEMA
· Un conjunto de elementos dinámicamente relacionados.
· Formando una actividad para alcanzar un objetivo.
· Operando sobre datos/energía/materia, para preveer.
Concepto de sistema.
Sistema es un todo organizado y complejo; un conjunto o combinación de cosas o partes que forman un todo complejo o unitario. Es un conjunto de objetos unidos por alguna forma de interacción o interdependencia. Los limites o fronteras entre el sistema y su ambiente admiten cierta arbitrariedad.
Sistema es un conjunto de unidades recíprocamente relacionadas. De ahí se deducen dos conceptos: propósito (u objetivo) y globalismo (o totalidad).
Características de sistema
· Propósito u objetivo: todo sistema tiene uno o algunos propósitos. Los elementos (u objetivos), como también las relaciones, definen una distribución que trata siempre de alcanzar un objetivo.
· Entropía: es la tendencia de los sistemas a desgastarse, a desintegrarse, para el relajamiento de los estándares y un aumento de la aleatoriedad. La entropía aumenta con el correr del tiempo. Si aumenta la información, disminuye la entropía, pues la información es la base de la configuración y del orden.
Tipos de sistemas
En cuanto a su constitución, pueden ser físicos o abstractos: Sistemas físicos o concretos: compuestos por equipos, maquinaria, objetos y cosas reales. El hardware.
Sistemas abstractos: compuestos por conceptos, planes, hipótesis e ideas. Muchas veces solo existen en el pensamiento de las personas. Es el software.
En cuanto a su naturaleza, pueden ser cerrados o abiertos:
· Sistemas cerrados: no presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, son herméticos a cualquier influencia ambiental. No reciben ningún recurso externo y nada producen que sea enviado hacia fuera. En rigor, no existen sistemas cerrados.
· Sistemas abiertos: presentan intercambio con el ambiente, a través de entradas y salidas. Intercambian energía y materia con el ambiente. Son adaptivos para sobrevivir. Su estructura es óptima cuando el conjunto de elementos del sistema se organiza, aproximándose a una operación adaptiva. La adaptabilidad es un continuo proceso de aprendizaje y de auto-organización.
Los sistemas abiertos no pueden vivir aislados. Los sistemas cerrados, cumplen con el segundo principio de la termodinámica que dice que “una cierta cantidad llamada entropía, tiende a aumentar al máximo”.
1. 1. 6 METODOLOGIA CIENTIFICA
Hablar de metodología, y mas aun de metodología científica, ha sido siempre sinónimo de elitismo, exclusivo de los eruditos y que llaman “ nerds “, y por lo tanto, sumamente aburrido para los “normales”, sin embargo, el presente articulo, pretende aportar elementos que permitan romper con este prejuicio y quizás hasta el miedo, de manera tal, que se reconozca su necesidad imperante para el desarrollo de profesionales y profesionistas altamente competitivos, como una medida que garantice el éxito.
Aprender metodología científica, no es fácil, tanto para maestros como para alumnos, pero tampoco es imposible, requiere de disposición de hábitos y modificar conductas, lo cual, cabe advertir, podría resultar doloroso, como cualquier ejercicio al que no se esta acostumbrado, pero que una vez adquirido, será una rutina inevitable, útil para sistematizar ideas, conocimientos y descubrimientos de manera fácil, será también, la herramienta fundamental que justifique adecuadamente las actitudes y las estrategias en el trabajo profesional competitivo.
ANTECEDENTES
La investigación, es una actividad que ponemos en practica desde que nacemos y se inicia el proceso de descubrir el mundo que nos rodea, esta actividad fue el motor de la evolución del hombre y va perfeccionando “el desarrollo del cerebro y de los servicios a su servicio, la creciente claridad de conciencia, el poder de abstracción y de discernimiento cada vez mayores, que reaccionaron a su vez sobre el trabajo y el lenguaje estimulado mas y mas su desarrollo”.
Esta investigación, estimulo la capacidad de pensar, y esta a su vez, después de un largo proceso de historia y evolución, estimulo la necesidad de registrar los pensamientos, los conocimientos y los descubrimientos, de manera que como seres humanos “….reflexionamos sobre nuestras experiencias, acerca del mundo que nos rodea y respecto de nuestro pasado. El hombre procura saber lo mas posible sobre el mundo…” y llega al punto de tener algo que decirse y unos a otros de transmitir sus conocimientos.
La investigación, desarrollo habilidades que ahora son propias del ser humano, y que por tanto se manejan de manera inconsciente, como son: el método. El razonamiento y la creatividad, y que se desarrollan de acuerdo con la demanda de su sociedad, son consecuencias una de la otra y a su vez complementarias y necesarias para la evolución social del hombre; son el resultado de un proceso biológico fuertemente dirigido por un proceso social, mediante su adaptación al medio natural y social.
Conocimiento científico.
Este conocimiento va mas allá del empírico: por medio de el, trascendió el fenómeno, se conocen las causas y las leyes que lo rigen. Es metódico. Conocer verdaderamente, es conocer por las causas.
Conocemos una cosa de manera absoluta, dice Aristóteles, cunado sabemos cual es la causa que la produce y el motivo por el cual no puede ser de otro modo; esto es saber por demostración; por eso, la ciencia se reduce a la demostración.
METODO CIENTIFICO
Es un conjunto de procedimientos planeados, ordenados y sistematizados para comprobar o descubrir verdades.
Este método sigue cuatro pasos que son:
1.- Observación
2.- Hipótesis
3.- Experimentación
4.- Ley o Principio
Observación: consiste en fijar la tensión en un fenómeno, así como en todo aquello que pudo haberlo producido y lo que puede impedir su desarrollo.
Hipótesis: sus suposiciones o explicaciones verdaderas o falsas después de observar un fenómeno.
Experimentación: es la reproducción de los fenómenos o hechos observados con el fin de comprobar o desechar una hipótesis.
Ley o Principio: se establece cuando la hipótesis de un fenómeno llega a comprobarse tanto en forma cuantitativa como cualitativa a través de la experimentación. Es decir, para un fenómeno siempre se obtiene los mismos resultados. En algunos casos, las leyes físicas obtenidas se pueden enunciar por una expresión matemática.
Cuando no es posible comprobar una hipótesis mediante la experimentación, pero este sirve de base para explicar otros fenómenos sin contradecirse con alguna ley ya establecida, se presenta una teoría.
1. 1. 7 Conocimiento cientifico
Todo conocimiento es una relación, pero aparecen además dos términos, que son los que se relacionan. El sujeto que es cognoscente (conocedor) y el objeto que es conocido. Esos son los tres elementos que hay en todo conocimiento.
NOCION DE CIENCIA
La ciencia es el conocimiento ordenado y mediato de los seres y sus propiedades, por medio de sus causas. El saber cientifico no aspira a conocer las cosas superficialmente, sino que pretende entender sus causas por que de esa manera se comprenden mejor sus efectos. Se distinguen del conocimiento espontáneo por su orden metódico, su sistematicidad y su carácter mediato.
