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UNIDAD 1. LA MATERIA Y SU MEDIDA.

GUION DE LA UNIDAD

1. FÍSICA Y QUÍMICA: RAMAS DE LA CIENCIA.

2. LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES.

3. LA MEDIDA.

3.1. MEDIDAS DIRECTAS E INDIRECTAS.

3.2. CAMBIOS DE UNIDADES. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES.

4. ¿CÓMO TRABAJAN LOS CIENTÍFICOS?

1. FÍSICA Y QUÍMICA: RAMAS DE LA

CIENCIA. • La ciencia trata de dar una explicación racional a todo lo que

sucede en el mundo.

• La Física y la Química son dos ramas de la ciencia que estudian la

materia y sus cambios.

• La Física estudia los cambios más simples, donde no cambia la

naturaleza de las sustancias. A este tipo de cambios se le llama

cambios físicos.

• La Química estudia los cambios que suponen la transformación

de unas sustancias en otras. A este tipo de cambios se le llama

cambios químicos.


CIENCIA. ACTIVIDAD 1. Indica de manera razonada si las siguientes

problemas debe resolverlos la Física y/o la química.

a) El tiempo mínimo en el que un vehículo recorre 100 m.

b) La composición de una bebida.

c) La preparación de un combustible adecuado para un fórmula 1.

d) La temperatura a la que se funde una sustancia.

e) La cantidad de CO2 que se obtiene cuando un vehículo consume

10 L de gasolina.


CIENCIA. ACTIVIDAD 2. Indica si los siguientes cambios son químicos o

físicos:

a) El movimiento de la Tierra alrededor del Sol.

b) Una manzana que se pudre.

c) Fundir un trozo de hielo.

d) La digestión de un alimento.

e) Calentar agua hasta llevarla a estado de vapor.

f) El paso de corriente eléctrica por el filamento de una bombilla.

2. LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES. • Llamamos materia a todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene

masa.

• No se debe confundir la materia con sus propiedades (masa, color, olor,

etc.)

ACTIVIDAD 3. Indica lo que es materia de la siguiente lista: la amistad,

un plato, agua, el saber.

• Las propiedades de la materia son aquellos aspectos que podemos

valorar. Dependiendo del criterio de valoración podemos hablar de:

- Propiedades cuantitativas y cualitativas: en las cuantitativas la

información se presenta de modo numérico (ejemplo: la temperatura 20

ºC), mientras que en las cualitativas no (ejemplo: el hierro es un metal muy

duro).

2. LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES. - Propiedades extensivas e intensivas: las extensivas dependen del tamaño

del objeto (ejemplo: su masa), mientras que la intensivas no (ejemplo: el

color).

- Propiedades generales y específicas: las generales no sirven para identificar

el material (ejemplos: la masa y el volumen).

La masa indica la cantidad de material y el volumen el espacio que ocupa.

Las propiedades específicas de un material son aquellas que sirven para

identificarlo, como su color, olor, densidad, viscosidad, punto de fusión, punto

de ebullición, etc.

ACTIVIDAD 4. De cada una de las siguientes propiedades indica si es

cuantitativa o cualitativa, extensiva o intensiva, general o específica:

masa, punto de ebullición, dureza, color

NOTA: se pueden realizar los ejercicios 1 y 2 del trabajo.

3. LA MEDIDA.

• Llamamos magnitud a cualquier propiedad cuantitativa que puede medirse. Ejemplos: la longitud, la masa, el tiempo, la temperatura, etc.

• Para medir algo necesitamos previamente elegir una cantidad arbitraria a la que llamamos unidad, para luego por comparación con esta expresar las veces que la contiene. Ejemplo: cm, mL, g.

• Para expresar correctamente una medida debemos indicar, además del número, la unidad que se ha empleado en la medición. Ejemplos: 10,3 cm; 100 mL; 27,6 g.


• Las medidas directas son aquellas que se pueden realizar

utilizando un instrumento de medida. Ejemplo: la masa, la longitud

o el tiempo.

• Así, por ejemplo, la masa de un material (cantidad

de materia) se mide con una balanza.

• Unidades de masa son: mg, g, kg, t (tonelada).

• Las medidas indirectas son aquellas que se obtienen realizando

una o varias medidas directas y alguna operación matemática.

Ejemplos: superficie, volumen, velocidad, densidad.


• Así, por ejemplo, el volumen (espacio ocupado por un material) puede

medirse del siguiente modo:

- Si tiene forma regular, de manera indirecta aplicando una ecuación

matemática. En la siguiente tabla podemos ver algunos ejemplos:

FORMA REGULAR IMAGEN ECUACIÓN MATEMÁTICA

CUBO V = a3

ORTOEDRO O PRISMA V = a · b · c

ESFERA V = 4/3 · π · r3


- Unidades de volumen son: cm3, dm3, m3,…

- El volumen de líquidos también puede medirse de manera directa, por

ejemplo, utilizando una probeta.


• Cuando un material no tiene forma regular, si se trata de un sólido insoluble en

agua, también puede medirse por desplazamiento de un líquido.


• ACTIVIDAD 5. Calcula el volumen del siguiente prisma:

• ACTIVIDAD 6. Calcula el volumen de la esfera de la figura:

• ACTIVIDAD 7. Para medir el volumen de un mineral se ha utilizado una probeta

con 150 mL de agua. Una vez introducido el mineral el volumen del líquido en la

probeta indicaba 189 mL. ¿Qué volumen tiene el mineral?


• La densidad es una propiedad específica o característica de las sustancias puras (cada sustancias tiene una densidad) y nos permite identificarlas.

• La densidad, d, es la cantidad de materia (la masa) por unidad de volumen. Sus unidades son g/cm3, g/mL, kg/m3, kg/L, etc.

𝒅 = 𝒎

𝑽

• La viscosidad de un material es la resistencia a fluir, es decir, a desplazarse.

• El agua es más densa que el aceite, pero menos viscosa.

Cuando dos líquidos son no miscibles (agua y aceite) el más

denso queda en la fase inferior, mientras que el menos denso

flota.


ACTIVIDAD 8. Calcula la densidad de un prisma metálico

de dimensiones 10 x 6 x 2 cm, sabiendo que su masa es 852 g.

ACTIVIDAD 9. Calcula la masa que un cubo de titanio

de 5 cm de lado.

ACTIVIDAD 10. Calcula el volumen de 920 g de aceite de

Densidad 0,92 g/cm3.

ACTIVIDAD 11. En la siguiente imagen tenemos una bola de hierro en un

líquido. ¿Cuál puede ser, agua o mercurio? Razona tu respuesta.

NOTA: se pueden realizar los ejercicios del 3 al 7 del trabajo.

3.2. CAMBIO DE UNIDADES. SISTEMA

INTERNACIONAL DE UNIDADES.

UNIDADES DE LONGITUD



UNIDADES DE MASA

1 t (tonelada) = 1000 kg

1 q (quintal) = 100 kg



UNIDADES DE CAPACIDAD



UNIDADES DE SUPERFICIE



UNIDADES DE VOLUMEN



UNIDADES DE TIEMPO


INTERNACIONAL DE UNIDADES. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

• Para que sea más fácil comparar medidas la Conferencia

General de Pesas y Medidas estableció en los años sesenta

el Sistema Internacional (SI). Las unidades de las magnitudes

principales son:

• Para cambiar unidades, de manera general, se utiliza el

método de los factores de conversión:

LO QUE TENGO · FACTOR/ES DE CONVERSIÓN = LO QUE QUIERO

Nota: para cambiar unidades de temperatura la ecuación T(K) = T(ºC) + 273

MAGNITUD UNIDAD DEL S.I.

Longitud Metro (m)

Masa Kilogramo (kg)

Tiempo Segundo (s)

Temperatura Kelvin (K)

Superficie Metro cuadrado (m2)

Volumen Metro cúbico (m3)


INTERNACIONAL DE UNIDADES. EJEMPLO: 150 cm a m

1) En primer lugar se escribe la cantidad inicial con su unidad:

150 cm

2) A continuación preparamos tantos factores de conversión como unidades queramos cambiar. En este caso, queremos cambiar 1 unidad (cm a m). Por tanto, añadimos 1 factor:

150 cm · ----------- =

3) Ahora debemos escribir la equivalencia en el factor de conversión, de manera que podamos eliminar la unidad inicial. Se recomienda tomar 1 de la unidad mayor.

150 cm · 𝟏 𝒎

𝟏𝟎𝟎 𝒄𝒎 = 1,5 m



ACTIVIDAD 12. Realiza los siguientes cambios de unidades utilizando, cuando sea

posible, el método de los factores de conversión:

a) 25,8 g → cg b) 3,5 dag → kg c) 8,15 km → dam

d) 1,45 dam → dm e) 16 L → hL f) 0,25 daL → mL

ACTIVIDAD 13. Realiza los siguientes cambios de unidades:

a) 1,25 m2 → cm2 b) 1,007 dam2 → mm2 c) 73,357 cm3 → mm3

d) 1 semana → días e) 1 día → s f) 500 cm3 → L

g) 5000 s → h h) 100 ºC → K i) 3,5 dm3 → L

ACTIVIDAD 14. Ordena estas unidades de mayor a menor:

0,015 kg; 2765 dg; 2,54 dg


INTERNACIONAL DE UNIDADES. EJEMPLO: 72 km/h a m/s

1) En primer lugar se escribe la cantidad inicial con su unidad:

72 km/h

2) A continuación preparamos tantos factores de conversión como unidades queramos cambiar. En este caso, queremos cambiar 2 unidades (km a m y h a s). Por tanto, añadimos 2 factores de conversión:

72 𝒌𝒎

𝒉 · ----------- · ----------- =

3) Ahora debemos escribir la equivalencia en cada factor de conversión, de manera que podamos eliminar las unidades iniciales. Se recomienda tomar 1 de la unidad mayor.

72 𝒌𝒎

𝒉 ·

𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒎

𝟏 𝒌𝒎 ·

𝟏 𝒉

𝟑𝟔𝟎𝟎 𝒔 = 20 m/s



ACTIVIDAD 15. Expresa en unidades del S.I.

a) 108 km/h

b) 1 g/mL

c) 0,8 kg/L

d) 350 mg/cm3

e) 360 km/min

f) 2 t/cm2

g) 4 q/mL

NOTA: pueden hacerse los ejercicios del trabajo del 8 al 11.


INTERNACIONAL DE UNIDADES. ACTIVIDAD 16. Si un objeto tiene una masa de 230 toneladas y ocupa un volumen de 154030000 L. ¿Cuál es su densidad en el SI?

ACTIVIDAD 17. ¿Qué masa tendrá una sustancia que tiene una densidad de 53,2 kg/m3 si ocupa un volumen de 35 m3?

ACTIVIDAD 18. Calcula la masa de una sustancia si tiene un volumen 350 L y una densidad de 1,22 kg/m3?

ACTIVIDAD 19. Calcula el volumen de un material que tiene una masa de 25000 kg y una densidad de 20,2 kg/m3.

ACTIVIDAD 20. Si un objeto tiene una densidad de 320 kg/m3 y una masa de 10 toneladas. ¿Qué volumen tiene?


4. ¿CÓMO TRABAJAN LOS CIENTÍFICOS? • Existe una gran similitud entre la forma en que lleva a cabo una investigación un

detective y el método de trabajo de un científico.

NOTA: los científicos que aparecen en la imagen son Isaac Newton, Albert Einstein,

Marie Curie y Lisa Meitner.


En el tratamiento de datos, el uso de tablas y gráficas facilita mucho la recogida de

datos y su análisis posterior, porque permiten visualizar los datos de forma ordenada y

rápida.

MAGNITUDES DIRECTAMENTE PROPORCIONALES: y = K · x

VOLUMEN V (cm3) MASA m (g)

0 0

5 39

10 78

18 140,4

23 179,4

27 210,6

0

50

100

150

200

0 5 10 15 20 25 30

m (

g)

V (cm3)

4. ¿CÓMO TRABAJAN LOS CIENTÍFICOS? • Si al representar los datos resulta una línea recta que pasa por el origen de

coordenadas las magnitudes representadas son directamente proporcionales.

• La ecuación matemática que relaciona ambas magnitudes se obtiene del siguiente modo:

1) La ecuación matemática que coincide con dicha gráfica es y = K · x

2) En dicha ecuación, cambiamos la x por la magnitud que se represente en el eje X, procedemos de igual forma con la magnitud representada en el eje Y. Por tanto, resulta:

m (g) = K · V(cm3)

3) El valor de la constante se puede obtener dividiendo las coordenadas de un punto de la gráfica:

K = 𝐸𝐽𝐸 𝑌

𝐸𝐽𝐸 𝑋 =

210,6

27 = 7,8

4) Por tanto, la ecuación final es: m (g) = 7,8 · V(cm3)


ACTIVIDAD 21. Tenemos un resorte sobre el que actúa una fuerza y en el que

medimos los alargamientos del mismo en función de esa fuerza. Los resultados

obtenidos se presentan en la siguiente tabla:

a) Representa gráficamente los datos. En el eje X representa el alargamiento y en el

eje Y la fuerza. Se recomienda utilizar la siguiente escala para cada eje (en ambos

ejes cada unidad 5 cuadritos del cuaderno).

b) ¿Son magnitudes directamente proporcionales?

c) Obtener la relación matemática entre ambas magnitudes.

d) Si el resorte se alarga 2,4 cm, ¿cuál habrá sido la fuerza aplicada?

e) Si se aplica una fuerza de 3,25 N, ¿cuánto se alargará el muelle?

ALARGAMIENTO ∆x (cm) 0 1 2 3 4

FUERZA F (N) 0 0,5 1 1,5 2


a) En primer lugar debemos dibujar los ejes indicando que magnitud se representa en

cada eje, y eligiendo la escala adecuada para representar los valores.


Una vez hecho esto debemos representar cada para de valores con un punto en la

gráfica y después, si están alineados, podremos representar la línea recta que pasa por

todos los puntos.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 1 2 3 4 5

F (

N)

∆x (cm)


b) Como los puntos están alineados podemos decir que las magnitudes son directamente

proporcionales.

c) La relación matemática es: F (N) = K · ∆x (cm)

El valor de la constante lo podemos obtener así:

K = 𝐸𝐽𝐸 𝑌

𝐸𝐽𝐸 𝑋 =

2

4 = 0,5

Por lo que, finalmente, la ecuación es:

F (N) = 0,5 · ∆x (cm)

d) F (N) = 0,5 · 2,4 = 1,2 N

e) 3,25 = 0,5 · ∆x (cm) → ∆x (cm) = 3,25

0,5 = 6,5 cm


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