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La Coctelera

LEY DE COULOMB

La electrostática fue descubierta por los antiguos griegos, al frotar lana con vidrio o seda con una sustancia vítrea llamada ámbar, la cual algunos llamaban elektron, nombre que se le colocó a una partícula fundamental de carga negativa, el electrón.

Uno de los personajes más importantes de la electrostática es Charles Agustín Coulomb, quien por medio de experimentos demostró que la fuerza electrostática con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas, dividido entre el cuadrado de la distancia que los separa.

El protón (del griego proton=primero) es una partícula fundamental de la materia de carga +1.602x10-19 Coulomb (el termino “Coulomb” se refiere a la forma en la que se mide la carga en el sistema internacional, RECUERDA… la carga se mide en coulomb), tiene una masa de 1.6726x10-27 kg., (la masa en el sistema internacional se mide un kilogramos “kg.”), y está ubicado en el núcleo de el átomo. El átomo es entendido como la parte indivisible de la materia. El Protón en conjunto con los Neutrones forman el núcleo del átomo y por eso se llaman nucleones.

El protón es el encargado de señalar que elemento se está tratando, como por ejemplo el carbono tiene en su núcleo 6 protones, el hidrógeno tiene 1 y el Helio tiene 2.

Masa: 1.6726x10-27 kg.

Carga: +1.602x10-19.

Ubicación: En el núcleo del átomo.


El Neutrón del Latín Neuter= Neutro, es una partícula fundamental de la materia, está ubicado en el núcleo del átomo junto a los Protones. La masa del Neutrón es parecida a la del Protón: 1,675x10-27 Kg. Pero NO contiene carga, ni positiva, ni negativa. No interviene en las interacciones eléctricas ni en los fenómenos químicos. Tienen importancia en fenómenos como la Fusión y la Fisión.

Te recomiendo que los términos de Fusión y Fisión los amplíes, e investigues sobre esto, te será muy importante.

Masa: 1,675x10-27 Kg.

Carga: No tiene carga, es eléctricamente neutro.

Ubicación: En el núcleo del átomo, al igual que los protones.


El Electrón, (del griego elektron=ámbar) es una partícula fundamental como lo son el Protón y el Neutrón. El Electrón posee una carga negativa, pero de la misma magnitud del Protón, es decir, -1.602x10-19 Coulomb. Su masa es prácticamente insignificante en comparación con el átomo en su totalidad, 9.11 × 10−31 kg. Para hacer una comparación, si un Electrón pesara 1 Kilogramo, el Protón pesaría alrededor de más de 1 Tonelada.

Los Electrones, se supone, que giran alrededor del núcleo, que como ya dijimos, en el núcleo se encuentran los Protones y los Neutrones. El Electrón tiene relevante importancia ya que es el encargado de las interacciones químicas y de los fenómenos eléctricos, gracias a ellos el azúcar puede disolverse en el agua para poder obtener el agua azucarada.

Masa: 9.11 × 10−31 Kg.

Carga: -1.602x10-19

Ubicación: Alrededor de el núcleo.

ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA

La materia es toda sustancia que conforma el universo físico, es decir, lo que (en algunos casos) podemos ver, tocar o sentir.

Si partiéramos un pedazo de madera, en su mitad, obviamente sería más pequeña. Posteriormente si continuáramos partiendo el pedazo de madera en pedazos más pequeños hasta llegar a un punto donde no podríamos dividir más la materia, seguramente te habrás encontrado con lo que llamamos El átomo.

El átomo está formado por partículas subatómicas o también llamadas partículas fundamentales, las cuales son:

Electrón (Carga Negativa).

Protón (Carga Positiva).

Neutrón (Sin Carga).

El átomo está dividido en: Núcleo y Corteza.

En el núcleo están ubicados los Protones y los Neutrones. Donde está concentrada la mayor cantidad de la masa del átomo.

En la corteza se encuentran los Electrones, orbitando alrededor del núcleo. Estos se mantienen unidos al átomo por la fuerza eléctrica entre las cargas, tanto del Protón como del Electrón.

Este es el modelo estándar de la estructura de la materia.

El átomo está dividido en Núcleo y corteza. En el núcleo están los Protones y Neutrones y en la corteza están los Electrones.

Las partículas fundamentales de la materia son: El Protón (Carga Positiva), El Electrón (Carga Negativa) y El Neutrón (No Contiene Carga).

FUERZA ELECTROSTÁTICA Y LEY DE COULOMB

La fuerza es definida como la influencia que causa alguna modificación física en un entorno. En el sistema internacional se mide en Newton. Esta misma fuerza puede ser la que ejercen las cargas del Electrón y la del Protón, ya que cargas del mismo signo (+;+ / -;-) se repelen y las de signo contrario se atraen (+;- / -;+). Esta atracción se debe a una fuerza, llamada Fuerza Electrostática.

Charles Agustín Coulomb definió esta fuerza como:

“La fuerza electrostática que ejerce una carga sobre otra, es proporcional al cociente de: el producto de las cargas entre el cuadrado de la distancia que las separa.”

La constante de proporcionalidad es: 1/4.π.ε; esto equivaldría a 9x109 (Newton). (Metro)2/(Coulomb)2

Así pues, la Ley de Coulomb para la electrostática sería:

F= K. Q0.Q1 / r2

Donde:

F= Fuerza Electrostática.

K= Constante de Proporcionalidad.

Q0= Carga.

Q1= Carga.

r= distancia que separa las cargas.

La fuerza se mide, en el sistema internacional, en Newton.

Las cargas de signo iguales se repelen y las de signo contrario se atraen.

No olvides lo que dice la Ley de Coulomb. ¿Sabes qué dice? ¿Cierto?

ACTIVIDAD # 1

Imaginemos dos (2) partículas, una positiva y una negativa. Las dos partículas con cargas iguales, cuyo valor es 1.602x10-19 Coulomb, separados por una distancia de 5.3 x 10-11 metros. ¿Con cuanta fuerza se atraen? ¿O acaso se repelen?

Cuando una es negativa y la otra positiva se ATRAEN.

Por eso diremos con qué fuerza se ATRAEN.

Esto sería:

F= K. Q0.Q1

r2

F= 9x109 (Newton). (Metro)2 x (1.602x10-19 Coulomb). (1.602x10-19 Coulomb)

(Coulomb)2 (5.3 x 10-11 Metro)2

Multiplicamos todos los números de arriba y elevamos al cuadrado a la distancia, así pues, quedaría:

F= (23.0976 x 10-29) (Newton). (Metro)2. (Coulomb)2

(28.09 x 10-22) (Metro)2. (Coulomb)2

Dividimos:

F= 0.8222 x 10-7 (Newton)

Y si aplicamos Notación Científica sería:

F=8.222 x 10-8 (Newton)

ESTA FUERZA ES CON LA CUAL SE ATRAEN UN PROTÓN Y UN ELECTRÓN.

ACTIVIDAD # 2

Mira estos videos. Te invito a que coloques en un buscador la frase “videos de física” y busques los videos de la Ley de Coulomb. O también podrías colocar “Videos de la Ley de Coulomb”. Mira estos que están aquí.

http://www.acienciasgalilei.com/videos/electroestatica.htm

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ORDENA LAS PALABRAS QUE NOS DICEN LA CARGA DEL ELECTRÓN

ORDENA LAS PALABRAS Y VERÁS QUE NOS APARECE LA CARGA DEL NEUTRÓN

ORDENA LAS PALABRAS Y CONOCERÁS LA CARGA DEL PROTÓN

¿SABES DE DONDE PROVIENEN ESTAS PALABRAS? VEN Y AVERIGUALO.

¿TE ATREVES A RELLENAR LOS ESPACIOS PARA FORMAR LA LEY DE COULOMB?

¿SABES CUANTO PESAN LAS PARTICULAS SUBATÓMICAS?

SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS ¿SABES EN QUE SE MIDE CADA COSA?

¿SABES DONDE ESTÁN UBICADOS LOS ELECTRONES, PROTONES Y NEUTRONES?

Ley de Coulomb

SELECCIÓN DE LOS COTENIDOS

Contenidos Conceptuales:

  1. Explicación sobre los modelos atómicos existentes.
  2. Definición de los términos relacionados con electrostática: Electrón, Protón, Neutrón, Cargas, Fuerza, Distancia, Teorema de Pitágoras.
  3. Propiedades eléctricas de la materia.

Contenidos Procedimentales:

  1. Ejecución de dinámicas computarizadas para la recreación del estudiante.
  2. Resolución de ejercicios sobre electrostática.
  3. Aplicación del Teorema de Pitágoras en la Ley de Coulomb.
  4. Aportación por parte del estudiante sobre experiencias relacionadas con electrostática.

Contenidos Actitudinales:

1. Valoración de las leyes que rigen el Universo Microscópico.

2. Aceptación de las leyes como medio para desarrollo de un país democrático.

3. Reconocimiento por parte del alumno de su impacto en la sociedad como portador y comunicador de un nuevo conocimiento.

4. Aplicación de nuevos conocimientos en su vida.

5. Fomentar en el estudiante la actitud crítica e investigativa como medio para la adquisición de nuevos conocimientos.

SELECCIÓN DE ESTRATÉGIAS DE APRENDIZAJE.

  1. Visualización de videos sobre átomos, y electrostática.
  2. Aplicación de un texto donde se encuentra un formulario con preguntas sobre electrostática y anécdotas y curiosidades sobre la electrostática, para el desarrollo de Pensamiento.
  3. Animaciones computarizadas para la mejor captación de los contenidos.
  4. Aplicación de un rompecabezas para desarrollar habilidades y fortalecer las destrezas en el estudiante.

EVALUACIÓN DEL PROCESO

  1. Aplicación de un cuestionario de verdadero y falso.
  2. Desarrollo de una dinámica en donde el estudiante tendrá que razonar para poder decir la respuesta correcta.
  3. Aplicación de un rompecabezas con términos relacionados con el tema que se desarrolló.
  4. Cuestionario donde el estudiante tendrá que escribir, qué experiencia le dejó el diseño del material educativo.

DISEÑO DE UN MATERIAL EDUCATIVO COMPUTARIZADO PARA FORTALECER CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA ELECTROSTÁTICA.

1.- TÍTULO DEL MATERIAL EDUCATIVO.

DISEÑO DE UN MATERIAL EDUCATIVO COMPUTARIZADO PARA FORTALECER CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA ELECTROSTÁTICA.

2.- NECESIDADES EDUCATIVAS.

Las necesidades educativas son aquellas carencias de facultades en determinado tema por parte del alumno. Al estudiante le resulta muy difícil captar los conceptos referentes a la electrostática, como por ejemplo: ¿Qué son las cargas? ¿Por qué dicen que un átomo existe si nadie lo ha visto? ¿Por qué cargas iguales se repelen y las diferentes se atraen? Para ello es necesaria la implementación de animaciones computarizadas, así el estudiante captará de forma más rápida la atención sobre el tema, y así lograr un aprendizaje significativo.

Recordemos que el ser humano tiene diversos estilos de aprendizajes tales como: visual, auditivo y kinestésico. Por ello es necesario recalcar la importancia que tiene por una parte la electrostática en la Física, ya que con conocimientos sobre este tema el individuo tendrá una mejor comprensión sobre el tópico del que se está tratando en próximos cursos de Física, y por otra parte los materiales educativos computarizados como excelente ayuda para el aprendizaje de los estudiantes.

3.- POBLACIÓN / USUARIO.

Este diseño de material educativo computarizado para la enseñanza de la electrostática, está dirigido a todo público y en especial a los estudiantes cursantes de 4º o 5º año de ciclo diversificado, y todo aquel que esté cursando temas relacionados con la electrostática.

4.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.

Aprendizaje Significativo

Se logra un aprendizaje es significativo cuando los contenidos:

“Son relacionados de modo no arbitrario y sustancial (no al pie de la letra) con lo que el alumno ya sabe. Por relación sustancial y no arbitraria se debe entender que las ideas se relacionan con algún aspecto existente específicamente relevante de la estructura cognoscitiva del alumno, como una imagen, un símbolo ya significativo, un concepto o una proposición” (AUSUBEL; 1983).

En la estructura cognitiva del individuo existen simbologías que son significativas para él tal como una imagen o un sonido, el cual el individuo lo asocia con un nuevo conocimiento y es de relevancia para el. Por lo general este se logra cuando es aprendido de forma individual, es decir, que el propio individuo construya su conocimiento.

Para lograr un aprendizaje significativo en el estudiante es necesario que:

“El alumno debe manifestar […] una disposición para relacionar sustancial y no arbitrariamente el nuevo material con su estructura cognoscitiva, como que el material que aprende es potencialmente significativo para él, es decir, relacionable con su estructura de conocimiento sobre una base no arbitraria” (Ausubel1983).

Recordemos que:

“... la distinción entre aprendizaje significativo y aprendizaje mecánico, no denota una dicotomía, sino más bien los extremos de un continuo, (…) Muchas veces, el aprendizaje de un nuevo material se ubica en una región intermedia en ese continuo, no es enteramente significativo ni solamente mecánico” (Moreira, 1997)

Otro punto importante es la aplicación de las nuevas tecnologías en el sistema educativo: “El uso de un MEC (Material Educativo Computarizado) permitiría a los docentes explorar el gran potencial educativo de los mismos y a los estudiantes una nueva posibilidad de aprendizaje con recursos instruccionales no tradicionales que aumente su motivación y rendimiento”. (Noguera y Guerra).

Como podemos notar, la aplicación de los materiales educativos computarizados es de gran importancia para lograr un aprendizaje óptimo y significativo, porque tiene como objetivos el reforzar conocimientos previos y convertirlos en aprendizaje significativo.

Ventajas del Aprendizaje Significativo:

• Produce una retención más duradera de la información.

• Facilita el adquirir nuevos conocimientos relacionados con los anteriormente adquiridos de forma significativa, ya que al estar claros en la estructura cognitiva se facilita la retención del nuevo contenido.

• La nueva información al ser relacionada con la anterior, es guardada en la memoria a largo plazo.

• Es activo, pues depende de la asimilación de las actividades de aprendizaje por parte del alumno.

• Es personal, ya que la significación de aprendizaje depende los recursos cognitivos del estudiante.

Requisitos para lograr el Aprendizaje Significativo:

1. Significatividad lógica del material: el material que presenta el maestro al estudiante debe estar organizado, para que se de una construcción de conocimientos.

2. Significatividad psicológica del material: que el alumno conecte el nuevo conocimiento con los previos y que los comprenda. También debe poseer una memoria de largo plazo, porque de lo contrario se le olvidará todo en poco tiempo.

3. Actitud favorable del alumno: ya que el aprendizaje no puede darse si el alumno no quiere. Este es un componente de disposiciones emocionales y actitudinales, en donde el maestro sólo puede influir a través de la motivación.

5.- OBJETIVOS DE APRENDIZAJE.

General:

  • Lograr un aprendizaje significativo en el estudiante sobre temas relacionados a la electrostática.

Específicos:

  • Definir términos relacionados con la electrostática.
  • Motivar al estudiante a investigar sobre tópicos relacionados.
  • Hacer que el estudiante se considere un ser activo en el aula de clases y no un receptor de información.
  • Lograr que el estudiante aprenda de forma divertida y observe, con animaciones, los comportamientos de los fenómenos físicos referentes a la electrostática.

Ley de Coulomb

La electrostática está muy relacionada con el día a día. El simple echo de frotar vidrio con seda eso produce electricidad.

Para comprender un poco mas sobre la electricidad, es necesario entender cómo se compone la materia.

De este modo podremos ahondar un poco más sobre el tema. Todo cuerpo que contenga masa, está compuesta de moléculas, entendida como una estructura compuesta de átomos,y este último es la partícula fundamental de todo cuerpo.

Estas partículas llamadas átomos, estan compuestas por unas partículas aún más pequeña, llamadas generalmente particulas subatómicas, estas son: El electrón, el neutrón y el protón.

Imaginemos que el átomo es parecido al sistema solar, que tiene un Núcleo llamado "Sol" y algo orbitando a su alrededor, llamado "Planeta Tierra", pero TENEMOS QUE TOMAR EN CUENTA que el sistema solar funciona MUY DISTINTO que el sistema atómico, ya que estos son fenómenos de diversa naturaleza.

El protón está ubicado en el núcleo, acompañado de los Neutrones. Los protones son los encargados de definir un elemento, como por ejemplo: el Sodio, El Potasio, el Aluminio, el Hierro, etc.

El Sodio tiene 11 protones.

El Potasio tiene 19 protones.

El Aluminio tiene 13 protones.

El Hierro tiene 26 electrones.

Podemos observar que los diversos elementos, tienen diferentes números de protones.

El protón tiene una carga de 1.602x10^ -19 Coulomb.

El Electrón se supone que está orbitando al rededor del núcleo, a una distancia muy grande en comparación con el radio de su núcleo.

Es el encargado de las reacciones químicas y, NO DEPENDE de este el tipo de elemento que se nos presenta, es decir, que si un elemento tiene 25 electrones y 26 protones, es decir, El Hierro, sigue siendo hierro a pesar de que tenga 25 electrones, porque lo que define a un elemento son los protones, o sea, los 26 protones que tiene un núcleo de Hierro.

El electrón tiene una carga de 1.602x10^19 Coulomb.

El Neutrón no contiene carga, es decir, es eléctricamente neutro.