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Libro para el maestro
165
II
CIENCIAS
2. Marquen en el esquema:
a) Tres puntos en los que la energía potencial sea la misma.
b) La altura a la que llegaría el carro al final del recorrido.
3. Con base en el esquema completen la siguiente tabla:
Altura
h
(
m
)
Energía potencial
E
p
(
J
)
Rapidez
v
(
m
s
)
Energía cinética
E
c
(
J
)
Energía total
E
(
J
) =
E
p
+
E
c
Punto A
20
39,200
0
0
39,200
Punto B
19,600
14
19,600
Punto C
5,880
33,320
Punto D
39,200
4. Contesten:
a) ¿En qué punto la energía cinética es mayor?
b) ¿En qué punto la rapidez es mayor?
c) ¿Cuánto vale la energía potencial en ese punto?
Elaboren en el pizarrón una gráfica de la energía mecánica. Para ello:
1. Utilicen un color para cada forma de energía.
2. Dibujen primero la barra de energía potencial para el punto A.
3. Representen la barra de energía cinética para el mismo punto encima de la barra
anterior.
4. Repitan los pasos 2 y 3 para los puntos B, C y D.
5. Contesten:
a) Cuando el carro va bajando:
i. ¿La energía potencial aumenta o disminuye? ¿Por qué?
ii. ¿Cómo cambia la energía cinética? ¿Por qué?
b) Describan la transformación de energía que ocurre cuando el carro sube
nuevamente.
c) ¿Se conserva la energía mecánica total en la montaña rusa? Expliquen
2. Marquen en el esquema:
a) Guíe a los estudiantes a que observen que la
masa del carro es siempre la misma, así que la
energía potencial va a estar determinada por
la altura.
Pase al pizarrón a algunos alumnos
para que dibujen los puntos, y que el grupo
comente si está de acuerdo y por qué. Si no
están de acuerdo, que otro compañero pase a
dibujar su propuesta y que nuevamente
comenten.
RM
Tres puntos cualesquiera que
estén a la misma altura.
b) La idea central es que la energía mecánica se
conserva, de potencial se transforma en
cinética y, al final del recorrido, en la última
subida, la energía cinética se transforma de
nuevo en potencial. Pero es importante
recordar que en cualquier punto del recorrido
la energía mecánica es la misma, así que
cuando el carro alcanza la altura máxima tiene
únicamente energía potencial, igual que al
inicio, así que la altura debe ser la misma. El
carro no puede crear energía de la nada para
llegar a un punto más alto, en el que la
energía mecánica fuera mayor de la que tiene
inicialmente. Puede aprovechar esta pregunta
para el intercambio de ideas y los estudiantes
pueden tener diferentes respuestas. Le
sugerimos revisar las pistas que se dan al
inicio del libro del maestro.
RM
La misma
altura de la que parte inicialmente.
3. Con base en el esquema completen la
siguiente tabla:
RM
En la tabla
4. Contesten:
a)
RM
En el punto D.
b) Se recomienda hacer énfasis en este aspecto
con los estudiantes para hacer evidente la
relación entre la energía cinética y la rapidez.
RM
En el punto D.
c) Recuerde a los alumnos que la energía
mecánica total se conserva, así que cuando la
energía cinética aumenta la potencial
disminuye, ya que se transformó en cinética.
RM
Es cero.
Elaboren en el pizarrón una gráfica de la
energía mecánica. Para ello:
3
Se recomienda recordar con los estudiantes
las gráficas de barras que se mencionan en el
texto de formalización de la
Secuencia 5
: ¿Dónde
están los alpinistas? Fomente el análisis y guíe a
los estudiantes con preguntas que los hagan
pensar, de manera que ellos mismos construyan
poco a poco el conocimiento. Es útil pedir la
participación de dos o tres alumnos, dando la
palabra a los que levantan la mano y a otros que no.
a) i.
RM
Al disminuir la altura disminuye la
energía potencial que se va transformando en
cinética; por lo tanto la energía cinética y la
velocidad aumentan.
ii.
RM
La energía cinética aumenta porque el
carro, al bajar, disminuye su energía
potencial que se transforma en cinética.
b)
RM
La energía cinética se transforma de nuevo
en potencial. El carro va disminuyendo su
rapidez y ganando altura.
c) Esta última pregunta es muy importante. Si los
estudiantes no llegaron por sí solos a la
respuesta, se sugiere que los guíe en la
discusión grupal preguntando qué pasa con la
suma de las energías potencial y cinética,
¿cambia o es siempre igual?
RM
Sí, porque la
energía total en cualquier punto es siempre la
misma. Si la potencial disminuye, entonces la
cinética aumenta, pero la suma de ambas es
siempre la misma.
RM
10
RM
RM
5,880
RM
5,880
RM
17.66
RM
19.79
RM
39,200
RM
39,200
RM
39,200