5.7 Energía Potencial en el campo eléctrico.

5.7 Energía Potencial en el campo eléctrico.

Física 1
 Semana 5

SEMANA 5 SESIÓN 13	Física 2 UNIDAD 5: FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
contenido temático	5.7 Energía Potencial en el  campo eléctrico.

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales Identifica el trabajo sobre una carga dentro de un campo eléctrico como el cambio en la energía potencial eléctrica del sistema. Procedimentales ·      Elaboración de indagaciones bibliográficas. ·      Presentación en equipo Actitudinales Cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia, contribuirá al trabajo en un ambiente de confianza.
Materiales generales	Computo: -        PC, Conexión a internet De proyección: -        Cañón Proyector Programas: -         Moodle, Google docs, correo electronico, Excel, Word, Power Point. Didáctico: -        Indagaciones bibliográficas del tema elaboradas por los alumnos. -        De laboratorio: Regla de plástico, paño de algodón, chorro de agua.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA -        El Profesor  hace la presentación de las preguntas: Preguntas ¿Cómo se define un campo eléctrico? ¿Cómo se define  el Potencial en un campo eléctrico? ¿Cuál es la relación entre campo y fuerza? ¿Cuál es el trabajo realizado por el campo eléctrico? ¿Cuál es la relación entre campo y diferencia de potencial? ¿Cómo es la energía potencial entre cargas? Equipo 1 3 4 6 2 5 Respuesta El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa. Es el trabajoque debe realizar uncampo electrostáticopara mover una carga positiva q desde dicho punto hasta el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitaria q desde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica a velocidad constante. La fórmula para fuerza eléctrica es Fe=Ke*Q1*Qo/r2 Donde Q1 es la carga fuente y Qo la carga prueba. Pero tenemos , que el campo  eléctrico es: E=Ke*Q1; Entonces reemplazando está en la primera Fe=E*qo; es decir la fuerza eléctrica y el campo eléctrico son proporcionales y siempre serán el mismo. El trabajo es cuando la fuerza desplaza un objeto Que la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico es igual al trabajo que realiza dicho campo. La Energía potencial electrostática o Energía potencial eléctrica es un tipo deenergía potencial(medida enjulios) que resulta de lafuerza de Coulomb y está asociada a la configuración particular de un conjunto de cargas puntuales en un sistema definido. -        Los alumnos en equipo, discuten y escriben sus respuestas en el cuadro, utilizando el procesador de palabras: -        Se realiza una discusión en el grupo, mediada por el Profesor para consensar las respuestas. FASE DE DESARROLLO               Los alumnos desarrollan las actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor -        Solicitar el material requerido para realizar las actividades siguientes: Procedimiento: Por equipo: Medir el potencial eléctrico producido por la carga de una regla de plástico sobre un chorro de agua... Frotar la regla de plástico sobre un paño de algodón, acercar cuidadosamente la regla de plástico al chorro de agua y medir la distancia de desviación del chorro de agua. Tabular y graficar los datos (equipo-distancia de separación) de desviación Equipo Distancia  de  separación Regla-Chorro  de agua cm 1 1.5 cm 2 1.5 cm 3 1.0cm 4 1.5cm 5 2 cm 6 2.5 cm 5.7 Energía Potencial en el campo eléctrico. http://www.cco.caltech.edu/~phys1/java/phys1/EField/EField.html 5.8 Potencial eléctrico y diferencia de potencial. phet.colorado.edu/sims/efield/efield_es.jnlp Con el simulador de campo eléctrico generar en 3D el campo generado por la carga: Los equipos registran sus datos y los grafican, analizan la información y generan sus Conclusiones. FASE DE CIERRE     Al final de las presentaciones, se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió y aclaración de dudas por parte del Profesor.                     Actividad Extra clase: Los alumnos llevaran la información  a su casa y los que tengan computadora e internet, indagaran los temas de la siguiente sesión, de acuerdo al cronograma.  Se les sugiere que abran una carpeta  nombrada Física 2;  en la cual almacenaran su información, se les solicitara que los equipos formados, se comuniquen vía e-mail u otro  programa para comentar y analizar los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente clase en USB.                Los alumnos que tengan PC y Programas elaboraran su informe, empleando el                   programa  Word, para registrar los resultados.
Evaluación	Informe en Power Point de la actividad.     Contenido:     Resumen de la Actividad.

5.7 Energía Potencial en el campo eléctrico.

5.7 Energía Potencial en el campo eléctrico.

Física 1
 Semana 5

SEMANA 5 SESIÓN 13	Física 2 UNIDAD 5: FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
contenido temático	5.7 Energía Potencial en el  campo eléctrico.

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales Identifica el trabajo sobre una carga dentro de un campo eléctrico como el cambio en la energía potencial eléctrica del sistema. Procedimentales ·      Elaboración de indagaciones bibliográficas. ·      Presentación en equipo Actitudinales Cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia, contribuirá al trabajo en un ambiente de confianza.
Materiales generales	Computo: -        PC, Conexión a internet De proyección: -        Cañón Proyector Programas: -         Moodle, Google docs, correo electronico, Excel, Word, Power Point. Didáctico: -        Indagaciones bibliográficas del tema elaboradas por los alumnos. -        De laboratorio: Regla de plástico, paño de algodón, chorro de agua.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA -        El Profesor  hace la presentación de las preguntas: Preguntas ¿Cómo se define un campo eléctrico? ¿Cómo se define  el Potencial en un campo eléctrico? ¿Cuál es la relación entre campo y fuerza? ¿Cuál es el trabajo realizado por el campo eléctrico? ¿Cuál es la relación entre campo y diferencia de potencial? ¿Cómo es la energía potencial entre cargas? Equipo 1 3 4 6 2 5 Respuesta El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa. Es el trabajoque debe realizar uncampo electrostáticopara mover una carga positiva q desde dicho punto hasta el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitaria q desde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica a velocidad constante. La fórmula para fuerza eléctrica es Fe=Ke*Q1*Qo/r2 Donde Q1 es la carga fuente y Qo la carga prueba. Pero tenemos , que el campo  eléctrico es: E=Ke*Q1; Entonces reemplazando está en la primera Fe=E*qo; es decir la fuerza eléctrica y el campo eléctrico son proporcionales y siempre serán el mismo. El trabajo es cuando la fuerza desplaza un objeto Que la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico es igual al trabajo que realiza dicho campo. La Energía potencial electrostática o Energía potencial eléctrica es un tipo deenergía potencial(medida enjulios) que resulta de lafuerza de Coulomb y está asociada a la configuración particular de un conjunto de cargas puntuales en un sistema definido. -        Los alumnos en equipo, discuten y escriben sus respuestas en el cuadro, utilizando el procesador de palabras: -        Se realiza una discusión en el grupo, mediada por el Profesor para consensar las respuestas. FASE DE DESARROLLO               Los alumnos desarrollan las actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor -        Solicitar el material requerido para realizar las actividades siguientes: Procedimiento: Por equipo: Medir el potencial eléctrico producido por la carga de una regla de plástico sobre un chorro de agua... Frotar la regla de plástico sobre un paño de algodón, acercar cuidadosamente la regla de plástico al chorro de agua y medir la distancia de desviación del chorro de agua. Tabular y graficar los datos (equipo-distancia de separación) de desviación Equipo Distancia  de  separación Regla-Chorro  de agua cm 1 1.5 cm 2 1.5 cm 3 1.0cm 4 1.5cm 5 2 cm 6 2.5 cm 5.7 Energía Potencial en el campo eléctrico. http://www.cco.caltech.edu/~phys1/java/phys1/EField/EField.html 5.8 Potencial eléctrico y diferencia de potencial. phet.colorado.edu/sims/efield/efield_es.jnlp Con el simulador de campo eléctrico generar en 3D el campo generado por la carga: Los equipos registran sus datos y los grafican, analizan la información y generan sus Conclusiones. FASE DE CIERRE     Al final de las presentaciones, se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió y aclaración de dudas por parte del Profesor.                     Actividad Extra clase: Los alumnos llevaran la información  a su casa y los que tengan computadora e internet, indagaran los temas de la siguiente sesión, de acuerdo al cronograma.  Se les sugiere que abran una carpeta  nombrada Física 2;  en la cual almacenaran su información, se les solicitara que los equipos formados, se comuniquen vía e-mail u otro  programa para comentar y analizar los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente clase en USB.                Los alumnos que tengan PC y Programas elaboraran su informe, empleando el                   programa  Word, para registrar los resultados.
Evaluación	Informe en Power Point de la actividad.     Contenido:     Resumen de la Actividad.

Jueves semana 11

Jueves semana 11

Semana 11 Jueves SESIÓN 32	Propiedades térmicas de las sustancias
contenido temático	Calor especifico y latente de sustancias

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales ·         Conocerán el Calor especifico y latente de sustancias Procedimentales ·         Calcula  calor específico de materiales. ·         Manejo del calorímetro ·         Medición y relación de variables Actitudinales Reafirmaran su: Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	De Laboratorio: -          Material: Vaso de precipitados de 250 ml, sistema de calentamiento, placas de aluminio, cobre, balanza, calorímetro. -          De proyección: -          Pizarrón, gis, borrador -          Proyector de acetatos o de cañón De computo: -          PC conexión a internet. -          Programas  Hoja de cálculo, procesador de palabras, presentador. Didáctico: -          Indagaciones del alumno, presentadas en documento electrónico.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase,  revisa el resumen elaborado por cada alumno y lo registra en la lista 32 Calores específico y latente. Preguntas Preguntas ¿Qué es el calor específico de una sustancia? ¿Cómo se calcula el calor específico de una sustancia? Ejemplo de calores específicos de las sustancias solidas,  liquidas y gaseosas. ¿Qué es el calor latente de una sustancia? ¿Cuál es el modelo matemático del calor latente de las sustancias? ¿Qué unidades se emplean en el calor específico de una sustancia y el calor latente? Equipo 4 2 3 1 6 5 Respuesta El calor específico o más formalmente la capacidad calorífica específica de una sustancia es una magnitud física que indica la capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor. Q=m·c·(Tf-Ti)  Donde m es la masa, c es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final  Si Ti>Tf el cuerpo cede calor Q<0  Si Ti<Tf el cuerpo recibe calor Q> Liquidas:  Aceite vegetal 2000 Hielo (-10 °C a 0 °C) 2093 Agua (0 °C a 100 °C) 4186 Alcohol etílico 2460 Solidas:  Cinc 390 Oro 129 Cobre 387 Gaseosas:  Vapor de agua (100 o C) 2009 Helio (gas) 5300 Hidrógeno (gas) 14267 Unidades: J/(kg·K) Es la cantidad de energía bajo la forma de calor lanzado o absorbido  por una sustancia en el cambio de fase (solido, liquido o gaseoso) C (M + K) (Tc –Te) = mL + mC (Te – Tf) M=cantidad de agua Tc= temperatura superior a la atmósfera Te= temperatura estacionaria m= masa del hielo Tf= temperatura de fusión Calor específico: Grados Celsius (°C) Calor por kg:  1 cal/(g·K) Calor latente: L El calor latente depende de la sustancia a la que se le cambie de estado:  Para que el agua cambie de sólido (hielo) a líquido, a 0ºC se necesitan 334·103 J/kg. Para que cambie de líquido a vapor a 100 ºC se precisan 2260·103 J/kg. En equipo los alumnos discuten sus respuestas y después sintetizan el contenido                                                              presentándolo al resto del grupo.   FASE DE DESARROLLO Calcular el calor  específico de los metales.  Procedimiento: Pesar las placas de aluminio y cobre. Pesar 100 ml de agua en el vaso de precipitados. Colocar la barra de metal en  el vaso de precipitados y calentar hasta ebullición. Con las pinzas colocar la barra de metal en el calorímetro con 100ml de agua, midiendo su temperatura inicial y final de equilibrio. Observaciones: Temp Metal COBRE Masa gramos Temperatura inicial del agua Temperatura de equilibrio Calculo del calor especifico Q=m·c·(Tf-Ti) Temp Metal Aluminio Masa gramos Temperatura inicial del agua Temperatura de equilibrio Calculo del calor especifico Q=m·c·(Tf-Ti) Pendiente por simulacro  de temblor. La cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la siguiente fórmula Q=m·c·(Tf-Ti) Donde m es la masa, c es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final Si Ti>Tf el cuerpo cede calor Q<0 Si Ti<Tf el cuerpo recibe calor Q>0 La experiencia se realiza en un calorímetro consistente en un vaso (Dewar) o en su defecto, convenientemente aislado. El vaso se cierra con una tapa hecha de material aislante, con dos orificios por los que salen un termómetro y el agitador. Supongamos que el calorímetro está a la temperatura inicial T0, y sea mv es la masa del vaso del calorímetro y cv su calor específico. mt la masa de la parte sumergida del termómetro y ct su calor específico ma la masa de la parte sumergida del agitador y ca su calor específico M la masa de agua que contiene el vaso, su calor específico es la unidad Por otra parte: Sean m y c las masa y el calor específico del cuerpo problema a la temperatura inicial T. En el equilibrio a la temperatura Te se tendrá la siguiente relación. (M+mv·cv+mt·ct+ma·ca)(Te-T0)+m·c(Te-T)=0 La capacidad calorífica del calorímetro es k=mv·cv+mt·ct+ma·ca Se le denomina equivalente en agua del calorímetro, y se expresa en gramos de agua. Por tanto, representa la cantidad de agua que tiene la misma capacidad calorífica que el vaso del calorímetro, parte sumergida del agitador y del termómetro y es una constante para cada calorímetro. El calor específico desconocido del será por tanto En esta fórmula tenemos una cantidad desconocida k, que debemos determinar experimentalmente. FASE DE CIERRE Al final de las presentaciones se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió. Para generar una conclusión grupal relativa al calor especifico y latente de los materiales.                      Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista . Actividad Extra clase: Los alumnos: Ø  Elaboraran su informe,  para registrar sus resultados en su Blog. Ø  Indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran en su Blog personal en la cual contendrá su información, Ø  Los integrantes de cada equipo, se comunicaran la información indagada y la procesaran en Googledocs,   Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.
evaluación	El profesor revisara el Informe de la actividad depositado en el Blog personal.     Contenido: -           Resumen de la indagación bibliográfica. -          Informe de las actividades en el Aula-laboratorio.