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TEMA: LAS INTERACCIONES DE LA MATERIA. UN MODELO PARA DESCRIBIR LO QUE NO PERCIBIMOS.

SUBTEMA: EL MODELO DE PARTÍCULAS Y LA PRESIÓN

PROPÓSITO:

El alumno explicara el concepto de presión en los fluidos en función del modelo de partículas y realizara explicaciones sencillas de procesos o fenómenos macroscópicos como los asociados con el calor, la presión o los cambios de estado, utilizando el modelo cinético.

APRENDIZAJES ESPERADOS:

El alumno relaciona fenómenos cotidianos con el comportamiento de los gases de acuerdo con el modelo de cinético.
Explica el concepto de presión en fluidos en función del modelo de cinético.
Realiza mediciones de la presión de un objeto dentro de un líquido por desplazamiento y explica los resultados con el principio de Pascal.
Establece la diferencia entre los conceptos de fuerza y presión.

ACTIVIDADES DE INICIO

EL MODELO DE PARTÍCULAS Y LA PRESIÓN

En equipo de 4 integrantes consigan 2 globos, una liga, un refresco con gas en botella de plástico y una jeringa de plástico.

Realicen a siguiente actividad.

Inflen un globo hasta que explote.

Realiza tus predicciones anota en tu cuaderno y explica porque sucedió, 5 minutos
Coloca el globo en la boca de la botella de refresco, cuidadosamente para que no se derrame; ya que este perfectamente tapado con el globo, coloca la liga asegurando que quede bien ajustada; ahora toma el refresco y agítalo vigorosamente.

Realiza tus predicciones anotando en tu cuaderno tus conclusiones.
Tomen la jeringa y levanten el émbolo hasta la mitad del recipiente. Tapen la salida con un dedo.
Observa y anota tus predicciones en tu cuaderno.

Contesta las siguientes preguntas:

¿Por qué razón crees que exploto el globo?
Explica el proceso para hacerlo explotar, con un modelo molecular
¿Qué fue lo que paso con el refresco? ¿Por qué?
Con base a la teoría cinética molecular, ¿Qué pasó con el gas y el liquido del interior de la botella? Y ¿Que sucedió con el globo que se encontraba tapando la boca de la botella?
¿qué sucedió con el aire en el interior de la jeringa?
Si sueltas el émbolo, ¿Qué pasa con el aire? ¿Por qué?
En tu cuaderno elabora un esquema de lo que ocurrió en cada caso con base en el modelo cinético molecular, comenta con tus compañeros y saquen sus conclusiones en equipo.

ACTIVIDADES DE DESARROLLO

Investiga las siguientes cuestiones:

¿Qué es la presión?
¿Qué relación existe entre fuerza y presión?
¿Qué es l presión atmosférica?
¿Qué medida se utiliza para la presión?
¿Qué pasa con la presión en los líquidos y cómo se manifiesta?
¿Qué aportaciones realizo Blaise Pascal sobre la presión?
¿Qué aportaciones realizó Arquímedes acerca de la presión?

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Realiza las siguientes prácticas para conocer y experimentar con la presión

PRACTICA 1: INFLAR UN GLOBO

Material:

1. Una botella de plástico
2. Un globo
3. Un alfiler

Desarrollo:

1. Se coloca el globo en la botella (ver figura)

2. intenta soplar y veremos que sucede con el globo. Realiza tus anotaciones

3. Con el alfiler practicamos un pequeño agujero en la base de la botella. A continuación soplamos. ¿Qué sucedió con el globo cuando soplaste y tenía el agujero la botella?
¿Por qué crees que sucedió esto?
¿Qué tiene que ver la presión con lo sucedido en el experimento?
Si realizas varios agujeros en la botella en diferentes direcciones ¿Qué sucede? Explícalo.

Ver video en http://fq-experimentos.blogspot.com/

Explicación práctica 1:


Al soplar el globo la presión del aire que está atrapado en el interior de la botella impide que el globo se infle. Si se practica un pequeño agujero en la botella el aire puede salir al exterior y al soplar el globo se infla.

¿QUÉ ES LA PRESIÓN?

Seguramente has visto fotografías o películas que muestran a los faquires hindúes acostados sobre camas de clavos. ¿Has pensado a qué se debe que puedan hacerlo? Una gran parte del secreto se basa en una magnitud llamada presión.

Cuando la magnitud de una fuerza se encuentra en un punto, su efecto se concentra allí, pero cuando ésta se distribuye a lo largo y ancho de una superficie, entonces el efecto también se distribuye.

Es decir: la fuerza aplicada sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la cual está definida como presión P expresada matemáticamente de la siguiente manera:

P = F/A

se mide en N/m2 A esta unidad se le llama Pascal (Pa)

PRESIÓN Y FUERZA DOS CONCEPTOS DIFERENTES

PRESIÓN EN LOS LÍQUIDOS

En los líquidos la presión en el fondo e un tubo con líquido es igual al peso del líquido entre el área de la base del tubo. Una manera más sencilla de expresar esa presión se obtiene mediante la densidad y la altura de la columna del líquido. Para llegar a esa expresión partimos de lo que ya conocemos de presión, donde la Presión es igual que el peso del liquido dividido entre el área de la base. Y el peso, a su vez, es la masa m por la aceleración de la gravedad g.

P = mg/A



La masa es densidad por volumen, m= pV. Al sustituir esto la ecuación queda:

P = pVg/A

El volumen es el área de la base por la atura, V=Ah. Sustituimos esto en la ecuación y queda:

P = pAhg/A que al simplificar resulta: P = pgh

Esta expresión es útil e interesante; nos dice que la presión que ejerce un líquido depende de la altura de la columna de líquido. Es decir, si a un recipiente con líquido se hacen pequeños orificios en un costado a diferentes alturas para que el líquido salga por ellos, se observa que la velocidad a la que sale el líquido es mayor en los orificios inferiores. Esto sucede porque la presión en la parte más baja del recipiente es mayor que la presión que ejerce el líquido cerca de su superficie. Por la tanto como lo dice la expresión matemática, la presión en el interior del liquido cambia dependiendo de la distancia es decir, la Altura h, que es la distancia desde la superficie del líquido hasta el orificio, es decir la profundidad.

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

Al saber que la presión depende de la profundidad se puede explicar la flotación de los cuerpos, donde encontramos que un objeto entre más denso y pesado sea, mayor será la profundidad a la que caerá, sin embargo encontramos que se ejerce una fuerza hacia arriba con la misma magnitud del peso conocida como fuerza de flotación.

La anécdota más conocida sobre Arquímedes, matemático griego, cuenta cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo a Vitruvio, arquitecto de la antigua Roma, una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hierón II, tirano gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había agregado plata.[] Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad.

Mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona. Debido a que el agua no se puede comprimir la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir el peso de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, tan emocionado estaba por su descubrimiento para recordar vestirse, gritando "¡Eureka!" (en griego antiguo: "εὕρηκα!," que significa "¡Lo he encontrado!)"

La historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes, pero en su tratado Sobre los cuerpos flotantes él da el principio de hidrostática conocido como el principio de Arquímedes. Este plantea que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al volumen de fluido desalojado.

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza ascendente igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto. De este modo, cuando un cuerpo está sumergido en el fluido se genera un hidrostático resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo, que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del cuerpo del fluido desplazado y de valor igual al peso del fluido desplazado. Esta fuerza se mide en Newtons (en el SI) y su ecuación se describe como:

F = Mg = pVg

PRINCIPIO DE PASCAL

La presión en un punto de un fluido o líquido en reposo es igual en todas las direcciones (principio de Pascal)

El principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase: «el incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible (líquido), contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo».

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el embolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presión.

Frenos hidráulicos

Los frenos hidráulicos de los automóviles son una aplicación importante del principio de Pascal. La presión que se ejerce sobre el pedal del freno se transmite a través de todo el líquido a los pistones los cuales actúan sobre los discos de frenado en cada rueda multiplicando la fuerza que ejercemos con los pies.

PRÁCTICA 2 “PRESIÓN EN LÍQUIDOS Y GASES”
LUDIÓN

Material:

1. Una botella de plástico transparente de aproximadamente 1,5 litros.

2. Una carcasa de bolígrafo que sea transparente.

3. Cinta aislante y tijeras

4. Una liga

5. Clips

Montaje:

1. Se llena la botella con agua

2. Se tapa uno de los extremos del bolígrafo con cinta aislante. Si el bolígrafo tiene un agujero lateral, también se tapa.

3. Se unen los clips al bolígrafo con la liga, de tal manera que quede flotando, prácticamente sumergido, con el extremo abierto sumergido.

4. Se cierra la botella.
Predice: ¿Qué ocurrirá con el bolígrafo si “presionas” la botella?
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Aprieta con tu mano y observa lo que sucede con el bolígrafo.
Ahora suelta (deja de presionar) la botella ¿Qué ocurre?


Ver video en http://fq-experimentos.blogspot.com/

Los principios de Pascal y de Arquímedes nos permiten explicar el experimento:
Principio de Pascal: un aumento de presión en un punto cualquiera de un fluido encerrado se transmite a todos los puntos del mismo.

Principio de Arquímedes: todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente que es igual al peso del fluido desalojado.

Ahora en base a estos principios, explica lo que ocurre en el experimento

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Explicación:

Antes de presionar la botella, el bolígrafo flota debido a que su peso queda contrarrestado por la fuerza de empuje ejercida por el agua.Al apretar la botella la presión se transmite a la parte inferior del bolígrafo y entra agua en él, por lo que se produce un aumento del peso del bolígrafo (se sustituye aire por agua). Al superar el peso al empuje el bolígrafo se hunde. Al dejar de presionar, el agua sale del bolígrafo y el bolígrafo asciende.

CONCLUSIÓN

TODO LO QUE NOS RODEA ES FÍSICA, ENCONTRAMOS MUCHÍSIMAS FORMAS Y MANERAS DE REPRESENTAR LAS TEORÍAS FÍSICAS, ENCONTRANDO UN MUNDO DE POSIBILIDADES ABIERTAS AL DESCUBRIMIENTO E NUESTRO PROPIO CONOCIMIENTO… ES MUY SENCILLO…

LO ÚNICO QUE TENEMOS QUE HACER ES PERDER EL MIEDO A LO DESCONOCIDO… ¡¡¡SIGUE ADELANTE Y APRENDERÁS MÁS Y MÁS!!! LO IMPORTANTE ES NO DEJAR DE PREGUNTAR……

Ligas de física activa y divertida:

1) Experimentos de física y química para hacer en casa,

http://www.geocities.com/petersonpipe/

2) Experimentos "caseros" de Física y Química que se pueden realizar con pocos medios, http://fq-experimentos.blogspot.com/

3) Física re-Creativa,

http://www.fisicarecreativa.com/sitios_vinculos/fisica_sg_vinc/experiment_ref.htm

4) EXPERIMENTOS DE FISICA, http://www.cienciafacil.com/pagfisica.html

5) Tianguis de Física, http://www.tianguisdefisica.com/

6) Fundación CIENTEC,http://www.cientec.or.cr/ciencias/experimentos/fisica.html

7) Tutoriales de Física emagister.comhttp://www.emagister.com/tutorial/tutoriales-fisica-tematica-474.htm

8) Física re-Creativahttp://ar.geocities.com/fisica_tutoriales/

9) Física con ordenadorhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm
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