naturales 1 longseller

7/21/2019 Naturales 1 Longseller

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CienciasNaturales

NOMBRE

COLECCION17

EDUCACIÓN

SECUNDARIA

EDUCACIÓN

PRIMARIA

S e r

i e

E n

l a c e s

Ana Laura Tomsin

Leonardo Andrés Martinez



© Editorial Longseller

Blanco Encalada 2388

(C1428DDL) CABA Argentina

(011)4706-1235 / 3647

[email protected]

www.longseller.com.ar

Queda hecho el depósito que marca la ley 11723.

Libro de edición argentina.

Está prohibida y penada por la ley la reproducción total o parcial de

este libro, en cualquier forma, por medios mecánicos, eléctricos, in-

formáticos, magnéticos, incluso fotocopia y cualquier otro sistema

de almacenamiento de información. Cualquier reproducción sin el

previo consentimiento escrito del autor viola los derechos reserva-dos, es ilegal y constituye un delito.

Esta edición se terminó de imprimir en la planta industrial de

Sevagraf, Buenos Aires, Argentina, en el mes de octubre de 2012.

Tomsin, Ana Laura

Ciencias naturales I ES / 7 EP / Ana Laura Tomsin y Leonardo An-

drés Martinez. - 1a ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires : Longseller,

2013.

208 p. ; 28x20 cm. - (Enlaces)

ISBN 978-987-683-095-9

1. Ciencias Naturales. 2. Enseñanza Secundaria. I. Martinez, Leonar-

do Andrés II. Título

CDD 570.712

Coordinación editorial

Beatriz Grinberg

Edición

María Virginia de Haro

Virginia Pisano

Mariel Mambretti

CorrecciónJudith Jamschon

Autores

Ana Laura Tomsin

Leonardo Andrés Martinez

Diseño de tapa

Sebastián Cremonese

Diseño de maqueta

Karina Hidalgo

Violeta Carrasco

Diagramación

Karina Hidalgo

Documentación fotográica

Archivo Longseller

Agustín Pros

María Lía Alagia

Ilustraciones de historietas

Nahuel Sagárnaga

GráicosWalter García

Primera edición



Ciencias Naturales 1 ES / 7 EP

3

ÍNDICE

Capítulo 1Los materiales: propiedades

y transformaciones

Propiedades de los materiales 9

Propiedades intensivas y extensivas 10

Propiedades cuantiicables y no cuantiicables

de la materia 10

¿Qué es medir? 10

Proceso de medición 12

Propiedades mensurables 12Clases de materiales 16

Los biomateriales y la calidad de vida 17

Reciclado y materiales biodegradables 18

Transformaciones de los materiales 19

Transformaciones ísicas 19

Transformaciones químicas 19

CIENCIA Y EXPERIENCIA

EN EL LABORATORIO 20

Determinación del volumen de objetosirregulares 20

CIENCIA Y EXPERIENCIA EN SOCIEDAD 21

Fábricas vivas 21

ORGANIZANDO LO APRENDIDO 22

ACTIVIDADES DE REVISIÓN 23

Capítulo 2Mezclas y reacciones químicas

La materia, los átomos y las moléculas 27

Sustancias puras y mezclas 28

Sistemas materiales 28

Sistemas materiales homogéneos

y heterogéneos 29

Técnicas de separación de fases en mezclas

heterogéneas 30

Las soluciones 32

Concentración y solubilidad 33

Técnicas de separación de componentes

de una solución 34

Cromatograía 34

Destilación simple 34

Destilación fraccionada 35

Cristalización 35

Reacciones químicas 36

Reacciones de combustión 36

Reacciones de corrosión 37CIENCIA Y EXPERIENCIA


Análisis de la oxidación de frutas

y verduras 38



Capítulo 3El agua

El agua en nuestro planeta 45

El agua y sus propiedades 46

Propiedades ísicas 46

Propiedades químicas 47

El ciclo del agua 48

Los seres vivos y el agua 49

Los ambientes acuáticos 50

Fuentes de obtención de agua 51

El acceso al agua potable 52

¿Cómo se obtiene el agua? 53

Potabilización del agua 53

Los usos del agua 54

La contaminación del agua 54


Cianuro: biología y minería del agua 56



4

Índice



Variación del punto de ebullición del

agua 57



Capítulo 4Energía, diversidad y cambio

La energía 63

Las propiedades de la energía 63

Las manifestaciones de la energía 64Las fuentes de energía 66

La energía se mide 68

Conservación y degradación de la energía 68

Fuentes de energía renovables y no

renovables 69

Las fuentes de energía y el impacto

ambiental 70

Calentamiento global 70

La energía eléctrica: transportey distribución 71



¿Cuánto cuesta la energía que

consumimos? 72


Campaña Energías limpias 73



Capítulo 5Intercambios de energía

Movimientos ondulatorios 79

Descripción de una onda 80

Unidades de medición 81

Tipos de ondas 81

El sonido 82

Características del sonido 83

Rapidez del sonido 83

Relexión de ondas sonoras: eco y

reverberación 84

La luz 85

La luz como onda 85

Un cambio de camino: la relexión y la refracción

de la luz 86

Espectro electromagnético 87

Objetos transparentes, translúcidos

y opacos 87El color de los objetos 87

Refracción e instrumentos ópticos 88

Temperatura y calor 89

La teoría cinética 89

Mecanismos de intercambio de energía en

forma de calor 90



Intercambio de energía por radiación 91ORGANIZANDO LO APRENDIDO 92


Capítulo 6Los movimientos y las fuerzas

El movimiento 97

Movimiento relativo 98

Sistema de coordenadas 98

Trayectoria y desplazamiento 99

La rapidez de los movimientos 100

La velocidad 101

La aceleración 102

Las fuerzas 103

Las fuerzas y los movimientos 103

Las fuerzas y la deformación 104




5

Representación gráica de fuerzas 104

Fuerzas de contacto y fuerzas a distancia 105

Fuerzas a distancia 107



Rapidez media de objetos en caída

libre 109



Capítulo 7La vida: unidad y diversidadDefiniendo la vida 115

¿Qué tenemos en común los seres

vivos? 115

La composición química 115

Una organización compleja 116

Información genética 117

La vida en ciclos 118

Los seres vivos se reproducen 119

Los seres vivos tienen adaptaciones 120Los seres vivos evolucionan 121

Los seres vivos intercambian materia y energía

con el medio que los rodea 122

Los seres vivos se relacionan con el ambiente

y responden a los cambios de este 123

Los seres vivos son homeostáticos 124

La materia se organiza 125

Caracterización de los niveles de

organización 125

Características de los niveles de organización

de la materia 128

La clasificación de los seres vivos 129

El nombre cientíico 130

Siguiendo claves 130

Los líquenes: una forma de vida única 131



Observación de presencia y distribución

de líquenes en distintos ambientes 132



Capítulo 8Los seres vivos como sistemas

abiertos

Los seres vivos como sistemas abiertos 139

Las plantas: sistemas autótrofos 140La función de nutrición en las plantas 141

Incorporación y transporte de sustancias 141

Transformación de las sustancias en las

plantas 142

La función de relación en las plantas 143

La función de reproducción en las

plantas 144

Los animales: sistemas heterótrofos por

ingestión 146La función de nutrición en los animales 147

Incorporación, transporte y transformación

de sustancias 147

La función de relación en los animales 149

La función de reproducción en los

animales 150

Los hongos: sistemas heterótrofos por

absorción 152

La función de nutrición en los hongos 152

La función de relación en los hongos 153

La función de reproducción en los hongos 154

Importancia económica de los hongos 154

Los organismos microscópicos: sistemas

autótrofos y heterótrofos 155

Función de nutrición en los

microorganismos 156



6

Índice

Función de relación en los

microorganismos 157

Función de reproducción en

microorganismos 157

Microorganismos con efectos benéicos

y perjudiciales 157

Relaciones tróficas en los seres vivos de

un ecosistema 158



Fotosíntesis y producción de oxígeno 160

Otra experiencia 161

ORGANIZANDO LO APRENDIDO 162 ACTIVIDADES DE REVISIÓN 163

Capítulo 9Nutrición, relación, reproducción

y desarrollo en el ser humano

El organismo humano 167

Hechos de células 167

La función de nutrición en el serhumano 168

El sistema digestivo 168

El sistema respiratorio 170

El sistema circulatorio 172

La excreción y el sistema urinario 174

La función de relación 175

El sistema nervioso 175

El sistema endocrino 177

La coordinación neuroendocrina 177

El sistema inmunitario 178

La función de reproducción y la sexualidad

en el ser humano 179

Pubertad… etapa de cambios 180

No solo el cuerpo cambia 181

El sistema reproductor masculino 182

El sistema reproductor femenino 184

Ciclo ovárico y menstrual 186

El inicio de una nueva vida 187

La fecundación 187

El desarrollo del embrión 188

El nacimiento 189

Sexualidad responsable y salud reproductiva 189


Embarazo en adolescentes: un problema

culturalmente complejo 190

Confeccionando una entrevista 191



Capítulo 10Los componentes del sistema solar

y sus movimientos

El universo: sus componentes y

dimensiones 197

los componentes del universo 197

El sistema solar 199Los planetas del sistema solar 200

El movimiento aparente de astros y

planetas 201

Los movimientos de la Tierra y sus

consecuencias 201

Fases de la Luna y eclipses 202

Del geocentrismo al sistema solar 202


Cómo descubrir planetas desde casa 203



Construcción de un modelo que explique

los movimientos terrestres 204






1Propiedades de los

materiales

Clases de materiales

Transformaciones físicas

de los materiales

Transformaciones químicas

de los materiales

El volumen de los objetos

irregulares

Los biomateriales

Los materiales:

propiedades y

transformaciones



Título

Los materiales: propiedades y transformaciones

8

1. ¿Cuál será el mejor material para hacer la cucha?

2. ¿Mejoraría la protección si se la pinta?

3. ¿Todos los materiales tendrán las mismas características?

4. ¿Por qué será importante conocer las propiedades de los distintos materiales?

5. ¿Cómo se pueden reconocer las propiedades que poseen los materiales?



9


Vivimos en un mundo repleto de objetos, nos sentamos en sillas, jugamos con pe-

lotas, utilizamos celulares y leemos libros. Todos estos objetos, sumados a todos

los que nos rodean, los podamos ver o no, tienen una característica en común:

están formados por materia. Por lo tanto, si quisiéramos deinir este concepto,

podríamos decir que es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene una

determinada masa. La masa está vinculada directamente con la cantidad de ma-

teria de los elementos, mientras que el volumen es la magnitud que nos informa

acerca de cuánto espacio ocupan.

La deinición de materia que acabamos de presentar es un

tanto general, ya que habla de todo lo que podemos encontrar

en el mundo. Pero hay distintas clases de materia, y conocer suspropiedades resulta muy útil al momento de reconocerlas. Para

ello analicemos la siguiente situación: luego de un día agotador

en la escuela, un niño llega a su casa y enciende el televisor para

distraerse un rato. En lugar de ver la pantalla, comienza a obser-

var los elementos con los que fue fabricada: por un lado, la pan-

talla parece ser de vidrio; la base que la mantiene en su posición

es de metal; la carcasa, de plástico, y los bordes que sirven como

decoración también son de plástico pero de un tipo distinto al

anterior. Si bien el televisor es materia porque tiene masa y vo-

lumen, podemos avanzar un poco más y decir que está formado

por distintos tipos de materia, a los que de ahora en adelante de-

nominaremos materiales.

Propiedades de los materiales

Los leños tienen masa y ocupan un lugar en el espa-cio, es decir, son materia. Sin embargo, no todo lo

es; el fuego es energía en forma de luz y calor.

Muchos objetos están formados por distintas cla-ses de materia, según las propiedades que se de-

see que tengan en cada parte.

1. Hemos visto, con el ejemplo

del fuego, que no todo lo que

percibimos con nuestros sen-

tidos puede ser considerado

materia, ¿qué otros ejemplos

pueden proponer?

2. Conversen con sus compa-

ñeros sobre la posibilidad

de hallar objetos constitui-

dos por una sola clase de

materia y por más de una.

Escríbanlos en sus carpetas

para luego compartirlo con

el resto del grupo.

ACTIVIDADES




ACTIVIDADES

Formen grupos de cuatro chicos

y elijan un objeto cualquiera. En

forma individual determinen las

propiedades intensivas, extensi-

vas, cuanticables y no cuanti-

cables. Finalmente compártanlo

con sus compañeros y establez-

can similitudes y diferencias.

¿Es posible que una propiedad

pertenezca a dos grupos distin-

tos? ¿Por qué?

Los objetos pueden ser analizados e

identicados a partir de sus propieda-

des. Un lingote de oro puro puede te-

ner las mismas propiedades extensivas

que uno que esté moldeado con otros

materiales. Sin embargo, tendrá dis-

tintas propiedades intensivas. Esto es

muy importante al momento de detec-

tar imitaciones.

Propiedades intensivas y extensivas¿Por qué creen que las ollas son de acero y no de plástico? ¿Por qué las rejas de

una casa son de metal y no de cartón? Las respuestas pueden resultar obvias y

en ellas seguramente se mencionarán distintas propiedades de los materiales.

Todas las propiedades pueden separarse en dos grandes grupos, según dependan

de la cantidad de materia o no. Es así cómo en un determina-

do objeto podemos reconocer ciertas propiedades intensivas

que no dependen de la cantidad de materia de dicho cuerpo, por

ejemplo: el color, el olor, el sabor, el estado ísico o la capacidad

de conducir energía. Por otra parte, el volumen, el peso, la masa

y la longitud son propiedades que sí dependen de cuánta mate-

ria posea el elemento y es por ello que se las denomina propie-

dades extensivas.Avancemos un poco más respecto a las propiedades intensi-

vas, estas siempre permanecerán constantes para cualquier can-

tidad de materia que analicemos. Por ejemplo, el sabor del agua

no variará si bebo medio vaso o un litro. Por otra parte, la trans-

parencia de un vidrio no se modiica si miro un trozo pequeño,

como el de un reloj, o una sección grande, como la de una ven-

tana. Al permanecer constantes, las propiedades intensivas son

muy útiles para identiicar los materiales. Conociendo estas pro-

piedades es posible caracterizar los distintos tipos de materia y

diferenciarlos de otras.

Propiedades cuantifcables y no cuantifcablesde la materiaSi bien la clasiicación de las propiedades en intensivas o ex-

tensivas es muy útil e importante, no es la única. Otra forma de

analizar las características de los elementos es mediante la po-

sibilidad de medirlas o no. De esta manera podemos diferenciar

entre propiedades cuantificables, cuando es posible medir o

cuantiicar dicha propiedad, como sucede con la masa, el volu-

men y la longitud, y propiedades no cuantificables, cuando no

es posible asignarle un valor a esa característica, como es el caso

del brillo, el olor, el sabor y el estado ísico.

¿Qué es medir?La posibilidad de clasiicar la materia atendiendo a las propiedades cuantiica-

bles o no cuantiicables, nos presenta un nuevo punto de discusión: la medición.Dijimos que para diferenciar una propiedad cuantiicable de una que no lo es, la

primera debe poder medirse.

10



11


Pero ¿qué es medir? Medir es, en principio, comparar. Cuando medimos, compa-

ramos la propiedad de un objeto o de un determinado fenómeno, denominada

magnitud, con un patrón estipulado como referencia, mediante la utilización de

un instrumento de medición diseñado para tal in. Estos instrumentos son espe-

cíicos para cada propiedad y lo que realmente hacen es comparar cuántas veces

cabe el patrón en la medida tomada. Por ejemplo, si quisiéramos medir la masa de

un objeto, utilizaremos como instrumento una balanza, y el patrón de comparación

será el kilogramo. Es decir, compararemos cuántos kilogramos caben en la masa del

objeto. Sin embargo, por mucho que nos esforzáramos, no podríamos determinar la

longitud de este último, ya que el instrumento no es el adecuado. Si quisiéramos me-

dir la longitud, deberíamos utilizar una regla, un metro o algún dispositivo similar.

En la siguiente tabla iguran algunas magnitudes con las unidades de medición

características y los instrumentos más utilizados:

Muchas veces, expresamos los valores de algunas magnitudes con múltiplos o

submúltiplos de las unidades básicas. Por ejemplo, al medir la longitud de una cartu-

chera diícilmente podremos expresarla en la unidad metro sin utilizar números de-

cimales, por eso recurrimos a los submúltiplos y utilizamos la unidad centímetros.

Sistema Internacional de UnidadesEn la tabla anterior iguran algunas propiedades de los cuerpos junto a los instru-

mentos más usuales para medirlas. Sin embargo, si tuviesen que determinar las

características de un televisor con lo estudiado hasta aquí, medirían sus dimen-

siones con un metro o una regla y la expresarían en centímetros o en metros. Pero

usualmente, cuando observamos las especiicaciones de estos electrodomésticos,

no siempre se mencionan esas unidades. Los describen utilizando las pulgadas. La

pulgada es otra unidad de medición de longitud y es tan válida como el metro y

sus múltiplos, excepto que en nuestro país no solemos utilizarla tan a menudo. Es

imprescindible determinar y aclarar el sistema de unidades que se usa para medir,

ya que de no hacerlo, sería confuso transmitir la información. Para ello, existe un

Sistema Internacional de Unidades (SI) que determina las unidades utilizablespara cada magnitud. En nuestro país, a partir de 1972, se estipularon las unidades

de medición autorizadas en el Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA).

MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO INSTRUMENTO

Longitud Metro m Metro, cinta métrica, regla, otros.

Masa Kilogramo kg Balanza.

Tiempo Segundo s Cronómetro, reloj.

Temperatura

Grado centígrado °CTermómetro.

Kelvin K




Proceso de mediciónTal vez medir puede parecer sencillo, sin embargo involucra una serie de decisio-

nes a tomar que pueden afectar el correcto proceso de medición. Analicemos la

siguiente situación: se desea determinar la longitud de una pulga, un tornillo y la

mesa del profesor. ¿Qué instrumento utilizarían? ¿Sería siempre el mismo? Si que-

remos medir correctamente, resulta obvio que no podemos utilizar el mismo ins-

trumento para las tres situaciones. En principio, para medir el tornillo podríamos

utilizar una regla, y hasta podríamos intentarlo para la mesa del profesor, aunque

una cinta métrica sería más apropiada. El pro-

blema surge cuando nos enfrentamos a la pul-

ga. Si pudiéramos lograr que se quedara quieta,

notaríamos que una regla no es adecuada para

determinar las dimensiones de este animal, yaque las divisiones más pequeñas, los milíme-

tros, son más grandes que todo el cuerpo. Por lo

tanto, deberemos disponer de un instrumento,

como por ejemplo, un calibre, que pueda medir

con una precisión menor que el milímetro.

Propiedades mensurablesA continuación nos enfocaremos en ciertas propiedades de los elementos, que

pueden ser medidas con diversos instrumentos. A la vez, reconoceremos que al-

gunas de estas propiedades pueden medirse en forma directa y otras, mediante la

utilización de relaciones matemáticas.

Longitud y volumenLa longitud y la masa son características de los objetos, que estamos acostumbra-

dos a utilizar. La longitud está relacionada con la extensión del objeto y puede

medirse a través de variados instrumentos, como mencionamos anteriormente.

Cuanta más precisión tenga el instrumento, más exacta será la medición.

Conocer la dimensión de un objeto es muy útil para calcular su volumen. El vo-

lumen de un cuerpo nos indica cuánto lugar ocupa en el espacio y es una magnitud

derivada de la longitud. Las unidades de volumen se expresan como unidades de

longitud elevadas al cubo, por ejemplo, metro cúbico (m3), y la forma de calcularlo

varía según el objeto con el que se trabaje.

La masa y el pesoLa masa está directamente relacionada con la cantidad de materia de un cuerpo, y

suele utilizarse la balanza como instrumento para determinar su valor. En nuestropaís la unidad de medición es el kilogramo o alguno de sus múltiplos, aunque tam-

bién es posible observar registros en onzas o libras.

El calibre es una herramienta de medición que se utiliza cuando

se requiere que las medidas obtenidas sean muy precisas. Se-

gún la clase, pueden tomar longitudes menores que 0,5 mm.

12



13


Un aspecto importante para destacar es la diferencia que exis-

te entre la masa y el peso. Si bien es muy común confundir estas

magnitudes, no son iguales. Como dijimos, la masa se reiere a la

cantidad de materia que posee un cuerpo, mientras que el peso

indica la fuerza con la que esa cantidad de materia es atraída hacia

la Tierra. Esta fuerza depende de la aceleración de la gravedad, la

cual varía según el punto del planeta en el que nos encontremos.

Por lo tanto, si nos trasladáramos por zonas donde la gravedad

fuera diferente, en un lugar pesaríamos más que en el otro. El

peso disminuye cuanto más nos alejamos del centro del planeta;

por eso en los polos la fuerza es mayor que en el ecuador.

Cuando hablamos de peso, utilizamos la unidad newton (N) o

kilogramo fuerza (kgf), que son las que le corresponden a las fuer-zas, y no simplemente kilogramo (kg), que se le asigna a la masa.

SolubilidadLa solubilidad es una propiedad intensiva y cuantiicable de las

sustancias e indica la cantidad de materia que puede disolver-

se en un determinado líquido. Empecemos con un ejemplo para

aclarar este concepto.

Si deseáramos preparar jugo para nosotros y nuestros compa-

ñeros, una opción sencilla sería agregar en un recipiente el con-

tenido de un sobre a la cantidad de agua indicada (generalmente

1.000 cm3). Esta relación fue pensada por los fabricantes para

que el producto inal tuviese características agradables para la

mayoría de los consumidores. Sin embargo, puede resultar “muy

puro” o “aguado” para algunas personas.

Supongamos que queremos hacer el jugo más fuerte, es de-

cir, que tenga sabor más intenso. La forma de hacerlo es diluir el

polvo para preparar en menor cantidad de líquido. Como ya te-

nemos preparado 1 litro, la única opción será agregar más polvo

al jugo que ya tenemos. Ahora, ¿podremos agregar todo el sólido

que queramos? Por más intenso que nos guste el sabor, llegará un

momento en el que, aun revolviendo con mucha fuerza, no podre-

mos disolver más polvo en el líquido.

Existe un límite en la cantidad de materia que se puede disolver

en un volumen ijo de líquido. Esta capacidad que tienen los líquidos

de disolver a los sólidos bajo ciertas condiciones ísicas se conoce

como solubilidad. La solubilidad suele expresarse en unidades degramos de materia a disolver por volumen de líquido, y dependerá

de factores como la temperatura y el estado ísico de las sustancias.

En la Luna la gravedad es seis veces

menor que en la Tierra, por lo tanto una

piedra que aquí pesa 6 Newtons, en la

Luna pesará solamente 1 Newton y su

masa no variará.

ACTIVIDADES

1. ¿Creen que siempre es

importante utilizar instru-

mentos de gran precisión al

momento de medir? ¿Les pa-

recería necesario expresar la

distancia entre dos ciudades

con una precisión de milíme-

tros? Conversen entre todos

y justiquen sus respuestas.

2. Con la ayuda del docente

de Matemática, calculen el

volumen de un cubo, una

esfera y de un cilindro. Pue-

den realizar un modelo con

cartulina y utilizar diferentes

instrumentos de medición.




La densidadSeguramente se han preguntado por qué algunos objetos lotan

en determinados líquidos y otros no. Aun siendo más pesada, una

plancha de corcho lotará en el agua, mientras que una piedra pe-

queña no lo hará. Un error muy común es asociar la capacidad de

lotar de los objetos a su peso, cuando en realidad es otra la mag-

nitud que debe ser tenida en cuenta: la densidad. La densidad

es una propiedad de los cuerpos relacionada con la cantidad de

materia y el lugar que esta ocupa. Es decir, es la cantidad de masa

por unidad de volumen.

En nuestro país, la unidad indicada para representar la den-

sidad es el kg/m3, aunque suelen registrarse combinaciones de

submúltiplos, como g/cm3. Pero ¿qué relación existe entre la den-

sidad y la capacidad de lotar? Muy sencillo: cualquier objeto cuya

densidad sea menor que la del luido en el que se lo sumerja, lota-

rá. De lo contario, si la densidad del elemento es mayor que la del

luido, se hundirá.

Seguramente les han preguntado alguna vez: “¿Qué pesa más,

un kilogramo de hierro o uno de plumas?”. La respuesta es senci-

lla, ya que los dos pesan lo mismo. Sin embargo, ocupan distinto

espacio; un kilogramo de plumas va a ocupar mucho más espacio

(tiene más volumen) que un kilogramo de hierro. ¿A qué se debe

esto? A la diferencia entre sus densidades. El hierro es mucho

más denso que las plumas, por lo tanto, en mucho menos volu-

men hay mayor cantidad de materia.

ACTIVIDADES

1. Para determinar la masa de

un objeto existen distintos

tipos de balanzas. Busquen

información acerca de ellas

y sobre su funcionamiento.

2. Muchas veces es común

encontrar referencias al vo-

lumen de los cuerpos en uni-

dades de cm3 y no en litros.¿Cuál es la correcta? ¿Son

equivalentes?

3. Los barcos poseen en su inte-

rior grandes espacios llenos

de aire que los hacen menos

densos que el agua, por lo tan-

to, pueden otar aun siendo

tan pesados. Los submarinos,

en cambio, pueden otar o

hundirse según lo requieran.

¿Cómo creen que lo hacen?

14

Agua y aceite: El agua y el aceite no se

mezclan entre sí. Pero ¿por qué el acei-

te siempre está arriba? Sencillamente

porque es menos denso que el agua.

Corcho y moneda: El corcho ota en el

agua ya que es menos denso que esta,

sin embargo, la moneda se hunde por-

que su densidad es mayor.

Un kilogramo de paja pesa lo mismo que un kilogramo de plomo. Lo que varía es el

lugar que ocupa esa cantidad de materia, ya que al ser menos densa que el plomo,

la paja ocupa más espacio.

Densidad =masa

volumen



15


Conductividad térmica y eléctricaLa última propiedad que analizaremos en este capítulo está relacionada con la ca-

pacidad que tienen los materiales de conducir energía. Si bien abordaremos deta-

lladamente el concepto de energía en el capítulo 4, en esta sección estudiaremos

la conducción de dos fenómenos conocidos por todos: el calor y la electricidad.

La electricidad puede ser conducida a través de cables de cobre, y no a través

de una tabla de madera o de un trozo de vidrio, por ejemplo. Pero ¿por qué?, ¿qué

propiedad poseen los cables que los diferencia de la madera o del vidrio? La res-

puesta está en su estructura. Si observamos un cable con detenimiento, veremos

que está hecho con una gran cantidad de hilos de metal (cobre) recubiertos por

una capa de plástico. La parte metálica es la responsable de conducir la electrici-

dad; la parte plástica, en cambio, de aislarla, es decir, de impedir su circulación.

Todos los materiales que permiten la circulación de la corriente eléctrica se de -nominan conductores, mientras que los que la impiden, se llaman aislantes.

Esta propiedad de los elementos de ser conductores o aislantes se ve relejada

en todos los dispositivos eléctricos que existen. Por ejemplo, los enchufes de los

electrodomésticos poseen, por un lado, una carcasa de plástico aislante para que

la corriente no entre en contacto con nuestro cuerpo; y, por el otro, terminales de

metal (las patas) conductoras, para que la electricidad pueda circular por estos

dispositivos.

La electricidad no es el único fenómeno que puede conducirse a través de

los materiales; la energía en forma de calor es otro de ellos. Si caminamos por

nuestra casa descalzos en una mañana invernal, preferiremos hacerlo sobre

un piso alfombrado que sobre uno de cerámica. Esto se debe a que los cerámi-

cos, los metales y otros materiales son muy buenos conductores de energía en

forma de calor, y los sentimos fríos porque estamos transmitiéndoles parte de

nuestra energía. En cambio la alfombra, así como la madera, son aislantes, y

el intercambio de energía entre nuestros pies

y el suelo es más lento. Por eso los sentimos

más calientes. Al igual que con la electricidad,

la conductividad térmica reconoce materiales

aislantes y materiales conductores. Conocien-

do estas propiedades es posible diseñar obje-

tos que cumplan las funciones deseadas con

la mayor seguridad y confort posible. Tal es el

caso de los utensilios de cocina (ollas, sartenes

y pavas) que están fabricados con metal para

conducir correctamente el calor hacia los ali-

mentos, y con partes de plástico o madera paraaislar la circulación de energía y poder tomar-

los con las manos, sin quemarnos.

MATERIAL ELÉCTRICA TÉRMICA

CONDUCTIVIDAD

Plata Muy buena Muy buena

Cobre Muy buena Muy buena

Madera Muy mala Mala

Vidrio Muy mala Mala

Agua Mala Mala

Aire Mala Muy mala

La tabla presenta en forma cualitativa la conductividad eléc-

trica y térmica de algunos de los materiales más conocidos.



16


Constantemente utilizamos materiales para cubrir nuestras necesidades, desde las

más importantes, como comida, vestimenta o salud, hasta las más supericiales,

como confort, esparcimiento, moda, etcétera. Conocer las distintas características

de los materiales ayudó al hombre a cubrir los requerimientos de la sociedad de for-

ma cada vez más eiciente, y clasiicar los distintos tipos de materia resulta muy útil

para comprender los diferentes procesos en los que son utilizados los materiales.

En principio, una posible caracterización sería la que se concentra en los procesos

aplicados al material antes de ser utilizado. Es así como podemos distinguir entre ma-

terias primas y materiales elaborados. La materia prima es aquella que es obtenida

de la naturaleza y puede ser aprovechada de forma directa, o a través de una serie de

pequeños procesos de puriicado. Según su origen, es posible clasiicarla en:• Materia prima vegetal: madera, algodón, trigo, maíz.

• Materia prima animal: cueros, leche, carne.

• Materia prima mineral: arcilla, arena, gas, carbón, petróleo, azufre.

Por otra parte, los materiales elaborados son aquellos que surgen de distintos

procesos ísicos y químicos a los que fue sometida la materia prima. En el siguiente

cuadro se exponen algunos de ellos, junto con sus características principales.

Clases de materiales

MATERIALES DESCRIPCIÓN EJEMPLOS

Metales

Cerámicos

Plásticos

Materiales

compuestos

Biomateriales

Son utilizados por su gran resistencia mecánica, poseen buena conducti-

vidad eléctrica y térmica, al igual que un brillo característico, son malea-

bles y pueden reciclarse ya que es posible fundirlos y reutilizarlos.

Son muy resistentes al calor, la corrosión y al desgaste. Por lo general

son buenos aislantes térmicos y eléctricos, y suelen ser duros, pero

quebradizos.

Son buenos aislantes eléctricos, son impermeables, son fáciles de

moldear, soportan la corrosión y el desgaste y suelen ser económicos.

Se obtienen a partir de la combinación de dos o más materiales

físicamente separables. Se caracterizan por tener propiedades espe-

ciales que no poseen en forma individual los materiales con los que

fueron diseñados.

Son materiales diseñados para aplicaciones biomédicas. Por sus

características, deben estar en contacto con los tejidos o uidos del

cuerpo sin generar ninguna clase de incompatibilidad que afecte

al organismo. Si bien cumplen distintas funciones, tienen que ser

químicamente estables, resistentes y duraderos.

Hierro, cobre, oro,

plata, aluminio.

Vidrios, tejas, ce-

mento, porcelana,

recipientes de barro.

Juguetes, sillas, mesas,

recipientes, envoltorios.

Plásticos reforzados

con fbra de carbono

o de vidrio, hormigón

armado, neumáticos.

Implantes dentales,

prótesis oculares, vál-

vulas cardíacas, reem-

plazo de articulaciones,

tejidos artifciales.



17


ACTIVIDADES

Los biomateriales y la calidad de vidaPor su gran importancia al momento de mejorar la calidad de vida de las personas,

es interesante detenernos un momento a profundizar sobre los biomateriales. Un

biomaterial es una sustancia, o combinación de ellas, utilizada por la medicina

para tratar de reemplazar o respaldar algún tejido, órgano o función del cuerpo

humano. Su empleo puede estar destinado a cubrir las necesidades de un indivi-

duo durante períodos cortos de tiempo, como algunos días solamente, o a lo largo

de gran parte de su vida. Al estar pensados para interactuar y estar en contacto

con los diversos luidos biológicos, estos materiales deben ser biocompatibles.

Esto signiica que pueden ser aceptados por el organismo sin generar rechazos,

irritaciones, infecciones u otros efectos desfavorables.

Los biomateriales cumplen con diversas funciones según la aplicación a la que

fueron destinados. Las prótesis ortopédicas, como las de cadera, deben ser resis -tentes al desgaste, fuertes y rígidas; los implantes dentales también deberán ser

rígidos, resistentes a la corrosión y estéticos. Finalmente, los destinados a prótesis

oculares o cardiovasculares tendrán como propiedad principal la lexibilidad y la

resistencia al deterioro.

No hace mucho tiempo, los biomateriales eran principalmente materiales de

uso industrial capaces de cumplir los requisitos de biocompatibilidad. Sin embar-

go, en la actualidad, muchos de ellos son diseñados, sintetizados y procesados con

el único in de tener una aplicación en el campo médico y aumentar la calidad de

vida de los individuos.

1. En el cuadro de materiales se

nombra al vidrio como una

clase de cerámico.

a. Investiguen por qué se lo

puede incluir en este grupo.

b. Realicen una breve des-

cripción sobre el proceso de

obtención del vidrio.

2. Existen biomateriales para

utilizar en casi todas las

partes del cuerpo. Busquen

información sobre estos dis-

positivos y luego, en grupos,

dibujen una silueta humana

indicando con echas qué

partes del cuerpo pueden

ser reemplazadas o tratadas

con estos materiales.

Los lentes de contacto están diseñados

con materiales biocompatibles para

evitar que los ojos sufran irritaciones,

inamaciones o dolor. Las lentes blan-

das están hechas con un tipo de mate-

rial llamado hidrogel .

Las prótesis de cadera son elaboradas

generalmente a partir de aleaciones

de titanio, acero inoxidable y materia-

les cerámicos para evitar el desgaste y la

corrosión que genera el contacto con los

tejidos y uidos corporales.




Reciclado y materiales biodegradablesLa gran cantidad de residuos producidos por día en la ciudad hace indispensable

disponer de programas que contemplen su disposición inal. Uno de ellos es im-

pulsar fuertemente el proceso de reciclado, mediante el cual se busca recuperar,

a través de distintos procesos ísicos y químicos, materiales útiles provenientes de

los residuos. Se considera que alrededor del 90 % de la basura puede sufrir algún

proceso de reciclado y así se obtienen materias primas para la elaboración de nue-

vos productos. Actualmente, con el in de facilitar estos procesos, existen en varias

zonas del país contenedores especíicos para cada tipo de residuo.

Otra opción complementaria al reciclado es la utilización de

materiales biodegradables. Este tipo de materiales tiene la

particularidad de poder ser atacado por distintos organismos.

De esta manera, en cortos períodos, un residuo biodegradable se

reducirá a mínimos elementos no contaminantes por la acción

de agentes biológicos. En la actualidad, utilizando el producto de

diversos cultivos, como maíz, trigo y centeno, se producen plásti-

cos biodegradables que se degradan en pocos meses, en compa-

ración con los que se fabrican como derivados del petróleo, que

llevan muchísimo tiempo.

Por otra parte, hace años que se dispone de materiales de esta

clase en el área de la salud. Muchas veces es necesario que los

biomateriales sean reabsorbidos por el organismo, o que sean biodegradados des-pués de haber cumplido su función. Es así como se diseñaron materiales especia-

les que cumplen estos requisitos, como por ejemplo, el hilo para suturar.

EN LA WEB

Desde su sitio web www.juga-

limpio.gob.ar, el Gobierno de

la Ciudad de Buenos Aires pro-

pone información y distintas

estrategias para mantener más

limpia nuestra ciudad. El recicla-

do, la separación de residuos en

el origen y la acentuación de los

buenos hábitos de conducta en

los espacios públicos son solo el

punto de partida.

18

Colocar los residuos en los contenedores indicados favorece la disposición nal de los mismos y la posi-

ble reutilización.



19


En el proceso de industrialización y utilización, los materiales sufren una gran

cantidad de transformaciones. Estas transformaciones pueden clasiicarse de di-

versas maneras, según el criterio que se considere más adecuado para el análisis

que se esté realizando. Una posibilidad es distinguir entre cambios que afecten la

composición de la materia o no. De este modo podremos clasiicar las transforma-

ciones en ísicas o químicas.

Transformaciones físicasDiremos que una transformación o cambio es

físico, cuando antes, durante y después de él se

observa una modiicación en la apariencia, perono en la composición del material. Ejemplos cla-

ros de esto los encontramos en los cambios de

estado; en ellos la materia solamente cambia

sus características ísicas (forma, volumen, tex-

tura) pero no su estructura química. Los metales

son fundidos para poder colocarlos en moldes, y

posteriormente se los deja solidiicar para utili-

zarlos, sin que estos procesos afecten la composición del metal. Antes y después

tenemos el mismo material, solo que se modiicó su apariencia y su utilidad.

Transformaciones químicasEn el lado opuesto de los cambios ísicos, están

los cambios químicos. En estos procesos se ve

alterada la composición de la materia de forma

tal que el material que tenía antes de la trans-

formación es diferente al que se obtiene luego

de ella. La combustión del papel es un ejemplo

sencillo: una vez que se quemó, solo quedan

como productos vapor de agua, dióxido de car-

bono y cenizas. Tres elementos muy diferentes

al original.

Los cambios químicos también son conocidos

como reacciones químicas y abundan en nuestra

vida cotidiana; por lo tanto, abundan en los materiales. Es común evitar que meta-

les como el hierro queden a la intemperie por tiempos prolongados porque sufri-

rán un deterioro notable debido a la oxidación. Esta transformación es química; elresultado de ella es un nuevo compuesto amarronado o anaranjado, denominado

óxido, que no cumple con ninguna de las propiedades del metal del que surgió.

Transformaciones de los materiales

Seguramente alguna vez han roto un vaso o una taza. Esta

transformación, que vuelve inútil al recipiente, es física ya

que sólo modica la forma y no la composición del material.

Las telas también sufren cambios en su composición si se las

pone en contacto con lavandina. Una exposición prolongada

no solo blanqueará las bras sino que las deteriorará signi-

cativamente.



CIENCIA Y EXPERIENCIAEN EL LABORATORIO

El trabajo en el laboratorio es muy

interesante e importante ya que

ayuda a comprender los fenóme-

nos estudiados al contextualizar

la enseñanza. Por ello, es necesa-

rio tener una actitud responsable

al momento de realizar cualquier

tipo de experiencias. Parte de

esta actitud se ve reejada en

aprender a utilizar los distintos

instrumentos adoptando las me-

didas de seguridad necesarias.

Veamos algunos ejemplos:

Todos estos instrumentos sir-

ven para colocar líquidos. Los

tubos de ensayo no tienen nin-

gún tipo de indicación de canti-

dad, por lo que no sirven para

medir. Los vasos de precipitadosestán graduados, generalmente,

de a 20 ml, mientras que las pro-

betas lo están de a 1 ml o 2 ml.

Esto las convierte en instrumen-

tos realmente precisos. Sin em-

bargo, el matraz aforado es el

instrumento que posee mayor

precisión para medir, pero pre-

senta el inconveniente de que

solo mide la cantidad de líquidopara la cual fue diseñado.

PAUTAS DE TRABAJO

EN EL LABORATORIO

Vaso de precipitados, probeta, tu-

bos de ensayo y matraz aforado.

El volumen de un objeto puede entenderse como el lugar que este

ocupa en el espacio. En el caso de cuerpos huecos, conocer el vo-

lumen de su cavidad nos permite saber cuánta materia podemos

colocarle dentro. Por ejemplo, conocer el volumen de un balde

nos permite saber cuántos litros de agua es posible agregarle sin

derramar nada.

Son pocos los objetos en los cuales es posible calcular su vo-

lumen mediante fórmulas matemáticas. Sin embargo, existe unmétodo sencillo para poder determinar el espacio que ocupan los

objetos con formas irregulares muy diíciles de calcular, con rela-

ciones matemáticas sencillas.

Materiales• objetos con formas irregulares (piedras, tornillos, tuercas, otros)

• probeta graduada (si no se dispone de ella, un vaso graduado

de los que se usan en la cocina)

• agua.

Procedimiento1. Coloquen agua en el recipiente graduado hasta una medida

conocida, por ejemplo, 100 ml. Registren el valor en el cuaderno.

2. Agreguen uno de los objetos del que se quiera calcular el volu-

men y registren el valor que alcanzó ahora el líquido.

3. Repitan el mismo procedimiento para todos los objetos.

Para resolver después de la experiencia1. ¿Por qué aumenta el nivel del líquido al agregar cada objeto?

2. ¿Qué relación existe entre el nivel del agua y el volumen del

objeto?

3. ¿Creen que un recipiente graduado con mayor precisión ayu-

dará a determinar con mayor exactitud el volumen de los

cuerpos o no? ¿Por qué?

Determinación del volumende objetos irregulares

20



21

Ciencias Naturales 1 E. S.

ACTIVIDADES

1. Qu ventajas tiene como

materia a se a e ara a?

2. n peque os grupos, pien-

sen qué productos fabri-

carían con este material.

ea icen un oceto e ic o

pro ucto. Enumeren to as

as ventajas que ten r a y

justiquen por qué debe ha-

cerse con este material.

CIENCIA Y EXPERIENCIAEN SOCIEDAD

Fábricas vivasa biotecnología sabe aprovechar

a capacidad de crear moléculas

complejas que poseen los orga-

ismos vivos. Los últimos avan-

ces permiten, entre otras muchas

cosas, obtener resistentes bras

e se a e ara a a partir e ec e

de cabras transgénicas.

a realidad supera a la cción.

n 1963, Steve Ditko, guionista

de Marvel Comics, nos contó la

istoria de Peter Parker, quien,

ras ser mordido por una araña

adiactiva, adquirió capacidades

sobrehumanas.

Sin embargo, el increíble Spider-

an dependía de una tecnología,

que en la actualidad nos parecería

obsoleta, para lanzar sus redes:

unos lanzarredes metálicos colo-

cados en sus muñecas, escondi-

dos debajo del traje, que debíanser cargados periódicamente con

un polímero sintético de elevada

esistencia y exibilidad, que se

endurecía al contacto con el aire,

convirtiéndose en un material se-

ejante a la seda de araña.

Si Ditko hubiera escrito su histo-

ia en 2002, posiblemente habría

ensado en otra solución más

iológica. Las células de la piel

de las muñecas de Spiderman

odrían haber sido modicadas

enéticamente para que fueran

capaces de fabricar, de forma na-

ural, las proteínas que constitu-

yen a te a e ara a. ¿Demasia o

antasioso? Pues es prácticamen-

e real. Justamente eso es lo que

acaban de conseguir los cientí-

cos de la empresa canadiense de

iotecnología Nexia, transrien-

do genes de araña a células ma-

arias de cabras.

a seda de araña es, sin lugar a

dudas, un material de propieda-

des asombrosas.

na bra de seda de araña es mu-

cho más resistente que un cable

de acero de similar grosor, y mu-

chísimo más elástica. Se dice que

un cable de seda de araña del gro-

sor de un lápiz podría detener a un

oeing 747 en pleno vuelo. A la vez,

la singular estructura molecular de

las bras de seda de araña permite

que puedan estirarse hasta veinte

veces su tamaño sin romperse.

Todo ello en un material de origen

natural, biodegradable e inocuo.

os cientícos de Nexia notaron

las semejanzas que existen entre

las células productoras de seda

de las arañas y las células produc-

oras de leche de los mamíferos:

la capacidad de fabricar grandescantidades de proteína y segre-

arlas al exterior. Decidieron di-

señar una cabra modicada capaz

e pro ucir ec e que contenga

randes cantidades de broína,

a partir de la cual se obtendrán

bras de seda de araña. Este se-

ría un animal transgénico, ya que

poseería, además de sus propios

enes, un gen de otra especie.

stas bras se podrán hilar median-

e los métodos convencionales de la

industria textil, para obtener tejidos

de elevada elasticidad y resistencia

con interesantes aplicaciones.

as cabras-araña serán tan solo

el comienzo. Seguramente, en los

próximos años seremos testigos

de un cambio radical en el con-

cepto de fabricación de muchos

compuestos químicos, en los cua-

les los animales transgénicos se-

rán los protagonistas principales.

www.cienciadigital.es



ORGANIZANDO LO APRENDIDO

22

No cuantifcables

Cuantifcables

Metales

Cerámicos

Plásticos

Materialescompuestos

Biomateriales

Materialesbiodegradables

CAMBIOS

QuímicosExtensivas FísicosIntensivas

SE AGRUPAN

MATERIALES

NO SE

MODIFICA LA

COMPOSICIÓN

DE LA

MATERIA

SE

MODIFICA LA

COMPOSICIÓN

DE LA

MATERIA

DEPENDE DE

LA CANTIDAD

DE MATERIA

SÍ NO

SE PUEDEN

MEDIR

NO

SÍ

INVOLUCRA

EL PROCESO DE

MEDIANTE

POSEEN SUFREN

CLASESPROPIEDADES

Medición Instrumentos




ACTIVIDADES DE REVISIÓN

23

1. .

.

2. -

.

3.

a. -

b. ,

4.

, , , ,, , .

na sonda espacial se destruyó por un error de cálculo

La son a espacia Mars C imate Or iter, e segun o saté ite envia o por a NASA para estu iar e

clima de Marte, se perdió para siempre por un error de cálculo. Según indicó la agencia espacial

en un comunica o, os cientí cos no supieron que tenían que convertir as uni a es e me i a

ng esas a sistema métrico, por o cua e recorri o se ca cu ó ma y a nave pasó a atmós era e

aneta y exp otó. La Mars C imate Or iter a ía recorri o 670 mi ones e i ómetros en nueve

eses y me io antes e esaparecer e 23 e setiem re, cuan o e ía iniciar su ór ita a re e or

e p aneta rojo. Se cree que a son a or ita a Marte se acercó emasia o a a super cie e p ane-

a y fue destruida o quemada al atravesar la atmósfera. […] Las investigaciones preliminares indi-

caron que la empresa aeroespacial Lockheed Martin, fabricante de la sonda, presentó los datos de

ace eración en i ras e uerza en ugar e newtons, a uni a métrica. A esconocer este ato, en

a NASA ingresaron a in ormación en a computa ora programa a en sistema métrico. Esas ci ras

se emp ean para ca cu ar a uerza e os co etes impu sores que ajustan a posición e a nave.

o os aseguran que e e ecto e ca a error in ivi ua era minúscu o, asta ina verti o. Por eso,

os errores se ueron acumu an o urante a travesía a Marte, asta provocar e esastre […]”.




5. Si se analizan las propiedades de un cubo de plomo de 200 gramos y las de

uno de 400 gramos, ¿cuáles varían y cuáles no? ¿Cuáles de las propiedades son

cuantiicables? ¿Con qué instrumento pueden medirse?

6. Determinen si las siguientes airmaciones son verdaderas o falsas. En caso de

ser falsas, modiíquenlas para que sean verdaderas.

a. Los materiales compuestos surgen de la combinación de dos o más materia-

les distintos, siendo imposible distinguirlos una vez elaborado el material.

b. Los biomateriales son aquellos tipos de materia utilizados para reemplazar

o respaldar partes del organismo humano.

c. A los metales y a las maderas se los suele pintar para protegerlos de reaccio-

nes químicas que pudieran deteriorarlos.

d. Los materiales biodegradables son diseñados para reemplazar a otros ma-

teriales contaminantes por grandes períodos de tiempo.

7. Indiquen si los siguientes cambios son ísicos o químicos. Justiiquen su respuesta.

a. Derretir una barra de chocolate para hacer un submarino.

b. Cortar las verduras en pequeños trozos para hacer sopa.

c. Borrar con el borratinta.

d. Digerir los alimentos.

8. En la construcción, el cemento debe ser hidratado con agua. A partir de esta

combinación, la mezcla se convierte en un producto maleable con buenas pro-

piedades adherentes. Luego de un tiempo, un endurecimiento progresivo dará al

cemento sus características signiicativas respecto a la dureza y a la resistencia.

Este proceso, ¿es una transformación ísica o química? Justiiquen su respuesta.

9. ¿Qué pueden comentar acerca de la historia que dio comienzo a este capítulo?

¿Quién tenía razón? ¿Por qué?

Masa

Color

Densidad

Volumen

Conductividad térmica

Peso

Punto de ebullición

Solubilidad

Brillo

PROPIEDAD VARÍA NO VARÍA

naturales 1 longseller

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