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Fichas interactivas
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Aprendamos a utilizar eficientemente la energía
¡Con qué funcionan los artefactos! Observa las figuras y comenta qué sucede en cada una de ellas. ¿Cuál es la utilidad de cada una de ellas?
Dialoga y responde las preguntas: 1. ¿Qué crees que necesitan estos artefactos para funcionar? 2. ¿Qué crees que es la energía? 3. ¿Qué beneficios trae a la vida del hombre? 3. ¿Crees que se acabará la energía si la utilizamos demasiado? 4. ¿Sabes cómo podemos ahorrar la energía en nuestras casas?
Marca con X lo que tengas en casa.
Recuerda: “La energía eléctrica debes cuidar para que muchos años la podamos disfrutar”.
Con tus padres Recorta y pega figuras de todos los artefactos que tienes en tu casa.
¡Soy la energía y muevo las cosas! Que el niño y la niña experimenten y descubran lo que es la energía. ¿Qué necesitan?
papel
tijeras
candela
lápiz
hilo
En grupo
Tomen una hoja tamaño carta, corten un cuadrado de 21.5 centímetros de lado y marquen las líneas con un lápiz y córtenlas hasta un centímetro antes del centro del papel.
Doblen el papel, siguiendo las líneas marcadas por el lápiz y peguen las puntas en el centro del papel.
Cuando terminen descubrirán que se trata de un molinete. Hagan un pequeño agujero en el centro. Corten un pedazo de hilo y pásenlo por el agujero, luego hagan un nudo para que el molinete pueda colgarse.
Con tu profesor(a) Una vez que hayas terminado, tu profesor(a) prenderá la candela. Con mucho cuidado sujeta el hilo y levanta el molinete. Luego colócalo sobre la llama de la candela, sin que toque el fuego, a una distancia de 30 centímetros. Observa, luego con mucho cuidado colócalo a 10 centímetros de la candela. Nuevamente observa, ¿qué sucede?
Dialoga con tus compañeros y registren sus observaciones en el cuadro. Observaciones Grupo
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
¿Hacia qué dirección gira?
¿Por qué crees que el molinete se mueve?
¿Cómo se llama eso que hace que el molinete se mueva?
¡Soy la energía y estoy en todo lugar! Cada uno
Observa. ¿Qué ves en estas figuras?
Contesta. 1. Describe lo que ves en cada una de ellas. 2. ¿Gracias a qué se mueven las personas o funcionan los aparatos? 3. ¿Qué crees que es la energía? 4. ¿De dónde crees que proviene la energía? 5. Si usas mucho la energía, ¿crees que se acabe o se agote? 6. ¿Qué beneficios nos brinda la energía?
En grupo Compartan entre compañeros las respuestas dadas. Busquen la ficha informativa: “¿Sabes qué es la energía?” y comparen sus respuestas. Consoliden la información y preséntenla en plenario.
Con tu profesor(a)
Conversen sobre las distintas fuentes de energía que existen y cómo el ser humano transforma la energía para su beneficio.
Cada uno Relaciona objetos y personas con sus respectivas fuentes de energía utilizando diferentes colores.
rECUERDA: “El ser humano transforma la energía y así contribuye a que vivamos con alegría”.
¿Sabes cuánta energía consumen los artefactos eléctricos? Observa lo siguiente y compara:
Si usas 5 horas al día
UNA BUJÍA INCANDESCENTE DE 100 W Consume____kWh/mes. Consume____ litros de petróleo al año.
UNA BUJÍA AHORRADORA DE 20 W Consume ____kWh/mes. Consume ____litros de petróleo al año.
En estos recuadros dibuja la cantidad de litros de petróleo y compara.
Produce ____ kilogramos de contaminación, que se emiten al ambiente.
Cada uno
Produce ____ kilogramos de contaminación, que se emiten al ambiente.
Comenta y escribe tu respuesta. ¿Qué opinas de esta situación? ¿Qué bujía crees que se debería usar? ¿Por qué? Marca con X.
En grupo
Si esto pasa con una solo bujía, ¿se imaginan cuánto es el consumo de energía en todos los hogares del país, y cuánto contribuimos a la contaminación de nuestro planeta? Hagamos un inventario de todos las bujías que tenemos en casa. Nombre
Número de bujías
Número de bujías ahorradoras
TOTAL
¿Sabes cuánta energía consumen los artefactos eléctricos que tienen en casa? Averiguamos el consumo de energía de cada artefacto eléctrico y lo comparamos con bujías de 100 W. Para ello nos fijamos en la parte posterior del aparato donde están las especificaciones escritas en una placa de metal, sticker o en alto relieve. Artefacto de tu hogar
Watts Equivalencia en bujías de 100 W
Una vez que hayamos averiguado los watts de cada artefacto, agrupamos los que consumen más de 500 W y los que consumen menos de 500 W.
Cada uno
Averigua sobre los artefactos eléctricos que tienen dos de tus familiares. Elabora el cuadro siguiendo el ejemplo anterior y compáralos.
¿Qué debemos hacer para ahorrar energía? Cada uno
Observa las siguientes figuras y describe cada escena:
Contesta. ¿Qué sucede en cada escena? ¿Crees que se está dando buen uso a los artefactos? ¿Crees que los artefactos están consumiendo mucha o poca energía? ¿Cómo utilizan tus padres y hermanos los artefactos eléctricos en tu casa? ¿Por qué crees que se les debe dar buen uso a los artefactos eléctricos? ¿Crees que los artefactos eléctricos que están apagados y continúan enchufados siguen consumiendo energía?
En grupo Analicen sus respuestas entre compañeros. Conversen sobre los hábitos de uso de los artefactos que tengan en su casa y elaboren un listado. Confronten sus respuestas y analicen si tienen hábitos correctos o no en el uso de los artefactos en cada casa.
En grupo
Elaboren doce reglas con consejos que promuevan el uso eficiente de los artefactos y equipos del hogar. Anoten todas las sugerencias del grupo, luego ordenen las ideas de acuerdo a su importancia. Ubíquenlas en su periódico mural para difundirlas a los compañeros de la escuela.
bujías
plancha
refrigeradora
ventilador
televisor
computadora
Completen con otros artefactos más utilizados en sus casas.
Con tu profesor(a) Revisa la ficha informativa: Las reglas para ahorrar energía y confróntalo con tus respuestas. Conversa sobre la importancia de usar eficientemente los artefactos eléctricos y sobre las consecuencias de usarlos incorrectamente. Organicen en el aula un sector donde ubiquen las doce reglas para usar eficientemente los artefactos eléctricos.
Con tus padres Conversa con tus padres y hermanos sobre los hábitos que deben adoptar para ahorrar energía en el hogar. Elabora trípticos con las doce reglas para ahorrar energía en el hogar. Participa en campañas de difusión por los alrededores de tu comunidad y reparte los trípticos que has elaborado.
¿Con qué energía se produce la electricidad? ¿Sabes cómo se produce la electricidad?
Con tu profesor(a)
No sé, hay que investigar juntos.
Haz un molinete
Que el niño y la niña experimenten qué fenómenos físicos pueden servir para generar energía eléctrica. ¿Qué necesitas?
una llave de agua
tetera
tijeras
cartulina plastificada
Corta un cuadrado de 15 cm de lado de cartulina plastificada para hacer un molinete. Luego, dobla el cuadrado en mitades diagonales y marca con lápiz, como se muestra en la figura.
fuego
palito de madera
Corta por las líneas diagonales sin llegar al centro. Luego, junta las puntas hacia el centro y con una tachuela clávalo en el palito. Agranda el orificio por donde pasa la tachuela para que gire mejor.
Una vez que tengas listo el molinete cógelo y corre. ¿Qué sucede?
Luego, coloca el molinete bajo el chorro de agua de la llave. ¿Qué sucede?
También experimenta con el vapor de agua hirviendo que sale por el orificio de la tetera. Con mucho cuidado acerca el molinete al vapor que sale por el pico de la tetera. ¿Qué sucede?
Contesta las siguientes preguntas y en grupo formulen sus hipótesis: • ¿Qué tipo de energía hizo girar el molinete en cada caso? • ¿Por qué crees que el molinete gira? • ¿Crees que la forma del molinete se podría utilizar para generar energía eléctrica? Investiga más, leyendo la ficha informativa: “Cómo se genera la electricidad”. Presenta tus resultados en el panel del periódico mural de tu aula.
Calculando la energía eléctrica que consumimos mensualmente Cada uno Observa el medidor de luz de tu casa y fíjate cómo se incrementa continuamente el valor del consumo de electricidad que muestra este dispositivo. Luego, lee el recibo de consumo de energía eléctrica de tu casa y anota. Lectura actual ______ kWh Lectura anterior______ kWh Resta la lectura anterior de la actual. La diferencia es______ kWh, que es el consumo de energía eléctrica mensual. Ahora calcula tu consumo eléctrico mensual y verifica si coincide con el valor del consumo mensual que señala el recibo. Para calcular el consumo mensual de energía, primero elabora un inventario de todos los artefactos eléctricos que tengas en casa y sus respectivas potencias, incluyendo las bujías o lámparas de cada habitación. Anótalo en el cuadro de la página siguiente.
Con tu profesor(a)
Lee atentamente este texto y con la orientación de tu profesor(a) resuelve la siguiente operación de conversión de watts a kilowatts: Todo electrodoméstico tiene una potencia y su unidad de medida es el watts (W) algunas veces llamado vatio. El costo de nuestra facturación se expresa en kilowatts-hora (kWh). Entonces…. ¿Cómo se transforman los watts en kilowatts? Se divide el total de watts (W) equivalentes a la potencia del artefacto eléctrico o bujía entre 1000. Por ejemplo: Si un televisor tiene una potencia de 100 W, ¿a cuántos kilowatts equivalen? Respuesta: 100 /1000 = 0,1 kW.
En grupo a) Una ducha eléctrica de 3500 W, ¿a cuántos kilowatts equivalen?___________kW. b) Una refrigeradora tiene 200 W de potencia, ¿a cuántos kilowatts equivalen?___________kW.
Cada uno Elabora el menú energético de tu casa en el siguiente cuadro: (A) Potencia W
Artefacto 1 bujía en la sala
100 W
(B)
(C)
(D)
kW
Horas de consumo por día
Días de consumo al mes
0.1
5
(E) Consumo en kWh al mes
30
15
total
B = A/1000
E=BxCxD
Si no hallas las potencias de los artefactos, puedes utilizar los valores referenciales de las potencias que se encuentran en la ficha informativa: ¿Cuánta energía consumen los artefactos eléctricos?. Para confrontar tus respuestas ingresa a la página web del Ministerio de Energía y Minas, http://www.mem.gob.ni e ingresa al juego interactivo denominado “Calcula tu consumo de energía”.
Importante: La refrigeradora está enchufada las 24 horas del día, y en promedio se puede estimar que consume energía aproximadamente de 12 a 16 horas, dependiendo este tiempo del tipo de refrigeradora y la graduación del termostato (según la estación). El aire acondicionado consume energía, aproximadamente la mitad del tiempo que se encuentra encendido, dependiendo este tiempo de la graduación y la temperatura del ambiente.
¡Nuestra huella de carbono y el impacto ambiental! Cada uno
Responde. ¿Qué observas en estas imágenes? ¿Por qué sucede esto? ¿Qué impactos se generan en el ambiente? ¿Crees que nosotros también contribuimos a que esta situación empeore?
En grupo
Investiguen sobre los efectos que produce la contaminación ambiental en nuestro planeta y cuáles son las principales consecuencias en el cambio climático. La mayor parte de la contaminación atmosférica proviene de las emisiones de los motores de los vehículos y de las centrales termoeléctricas que producen energía. ¡Observemos cómo contaminan los vehículos, experimentando! Necesitamos: - Un pedazo de tela delgada blanca o un pañuelo blanco. - Un hule grueso. - Un auto. - La ayuda de una persona adulta que tenga un auto. Lo hacemos: a) Cogemos el pedazo de tela o el pañuelo blanco y lo colocamos en el tubo de escape de un auto apagado, sujetándolo con el hule. b) Que un adulto encienda el auto por 5 minutos. c) Luego de ese tiempo, sacamos la tela con cuidado y observamos lo que sucedió.
Respondan. ¿Cómo quedó el pañuelo? Describan las características físicas (color, olor). ¿Con qué se ensució el pañuelo? ¿Qué sucedería si no se hubiese tapado el tubo de escape del auto? ¿Qué se puede hacer para evitar la contaminación? ¿Creen que sucede lo mismo cuando se genera la energía en las centrales térmicas? ¿Creen que por usar los vehículos para transportarnos, la luz eléctrica en nuestros hogares y el combustible para cocinar, estamos contribuyendo a la contaminación ambiental? Al producirse la energía eléctrica, inevitablemente se genera algún tipo de contaminación, especialmente cuando se utilizan combustibles (petróleo, gas, carbón, biomasa). Calculemos a cuánto asciende la huella de carbono (emisiones ambientales de carbono derivadas del uso de la energía) de una familia compuesta por 4 personas. Para calcular el impacto que producimos en el ambiente revisa la ficha informativa: Cómo se calcula la huella de carbono
Energético
Electricidad
Gas Licuado de Petróleo (GLP)
A Unidad de medida
kWh
kilogramo
Diésel por viajes en bus urbano*2
litro de diésel
Gasolina (si tuviera auto)*3
litro de gasolina
B Consumo mensual
C Consumo anual
E D Huella de Factor de carbono por año emisión (kg de CO2) (kg de CO2) *1 0.7
3
2.7
2.2
Total *1 Factor de emisión de electricidad en kilos de CO2/kWh; en kilos de CO2/kilo de GLP; diésel en kilos de CO2/litro, gasolina en kilos de CO2/litro. *2 Se estima que cada viaje representa un consumo aproximado de 1/10 de litro de diésel por pasajero. *3 El auto rinde aproximadamente 10 kilómetros por litro de gasolina.
El globo eléctrico Para iluminar tu habitación necesitas una bujía enroscada en el cepo o socket, cables, un interruptor y una conexión al sistema eléctrico; presionas el interruptor y la bujía se enciende. Pero ¿cómo es que llega la electricidad hasta la bujía para encenderla y en qué forma? Anota tus respuestas. ¿Crees que es posible encender una bujía sin cables ni interruptores? Si quieres saber, ¡experimenta! MATERIALES
Un globo
Una bujía ahorradora
Una prenda de lana
¿Cómo experimentas? Infla un globo, y una vez atado frótalo con la prenda de lana. Sujeta con una mano la bujía y con la otra acerca el globo. ¿Observas la luz que se produce en la bujía? Si no la ves, repite el experimento con la luz apagada.
CONTINÚA EXPERIMENTANDO
1. Frota un globo en tu cabello por 15 segundos aproxima-
damente. ¿Qué sucede cuando acercas el globo a la bujía? Da una explicación física.
2. Coloca una lata vacía de gaseosa encima de una mesa o en el suelo. Frota bien el globo con la prenda de lana. Al acercar el globo a la lata, sin tocarla, observa que esta empieza a moverse hacia el globo. Si retiras lentamente el globo, la lata comenzará a acercarse a él logrando un pequeño recorrido. Si tienes un compañero, puedes hacer carrera de latas para ver quién hace un recorrido mayor. ¿Qué deberías hacer para ganar la carrera?
3. También puedes utilizar otros objetos, por ejemplo un peine. Frota el peine con una prenda de lana o en tu cabello, luego corta un papel en pedacitos y pasa el peine muy cerca de ellos. ¿Qué sucede? Los papelitos saltan al peine. Puedes probar con el lapicero y ver si obtienes los mismos resultados.
ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS 1. ¿Por qué enciende la bujía ahorradora? ¿De dónde sale la electricidad para encenderla? Investiga y da una explicación física. 2. ¿Por qué la lata es atraída por el globo? 3. ¿De dónde sale la energía para atraer los papelitos? Elabora un cuadro de objetos y materiales con los cuales puedas hacer lo mismo y qué propiedad física explica este comportamiento. 4. ¿Podría haber una radio que funcione sin electricidad (sin pilas o sin cuerda)? Investiga.
La refrigeradora sin electricidad Mohammed Bah Abba, es un profesor nigeriano que ganó un premio internacional el año 2000 por la invención de una refrigeradora que funciona sin electricidad; de bajo costo, fácil de fabricar y de mantenimiento sencillo. Este invento, de aplicación inicial en África, donde se distribuyeron más de 90,000 unidades en el año 2005, puede conservar alimentos hasta por tres semanas, y es aplicable para familias que no dispongan de electricidad, e incluso para aquellos que la tengan, pero deseen reducir su facturación mensual. Por esta razón, pondremos en práctica nuestros conocimientos de física tratando de construir la refrigeradora inventada por Mohammed Bah Abba, para lo cual utilizaremos los materiales que se señalan a continuación u otros materiales y condiciones de uso que consideremos podrían mejorar este invento para la realidad de nuestro país.
MATERIALES • Dos recipientes de arcilla que no hayan sido pintados o cubiertos con barniz. El pequeño debe ingresar sin dificultad dentro del grande, teniendo que existir un espacio entre ellos. • Arena. • Un pedazo de tela. • Alimentos perecibles (tomates, zanahorias, cebollas, frutas, etc.).
CÓMO SE ENSAMBLA • Introducir el recipiente pequeño en el grande. • Llenar el espacio entre ambos con la arena. • Humedecer la arena homogéneamente.
CÓMO SE USA • Colocamos los alimentos o bebidas a refrigerar en el recipiente pequeño. • Humedecemos la tela y tapamos el recipiente. • Agregamos agua a la arena según se vaya evaporando, de acuerdo al clima de cada departamento. • Lo ubicamos en un lugar seco y ventilado de la casa.
ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS INDIVIDUALES O GRUPALES
1. Escribe en tu cuaderno la explicación de cómo funciona la “refrigeradora ecológica” desde tu punto de vista y a partir de tu experiencia. 2. Investiga cuáles son las formas de transferencia de calor que regulan el proceso de refrigeración. 3. Contrasta tu explicación con la ficha informativa: “Cómo se enfrían los alimentos con y sin electricidad”. 4. Corrige tu explicación inicial incorporando la información obtenida. 5. Con la finalidad de comparar resultados, deja al ambiente el mismo tipo de alimentos que introdujiste en la “refrigeradora ecológica” y determina los tiempos de duración. 6. Emite tu opinión, sobre la base de argumentos técnicos, económicos y sociales, si este tipo de refrigeradoras podrían utilizarse en Nicaragua. 7. Analiza para optimizar cada uno de los elementos que utilizaste y elabora un procedimiento sobre cómo se debería construir y utilizar correctamente esta refrigeradora. 8. Si tú fabricaras las “refrigeradoras ecológicas”, ¿en cuánto venderías cada una? 9. Elabora una relación de las mejoras que introdujiste al invento y publícalas.
La olla ecológica Ahorremos gas, kerosene o leña, haciendo que nuestros alimentos se cocinen completamente, utilizando la mínima cantidad de combustible.
Cómo se construye una “olla ecológica”. MATERIALES • Una olla de metal con tapa. • Un bloque sólido de poroplast con dimensiones mayores que la olla.
CÓMO LA PREPARAMOS Hacemos un orificio en el centro de uno de los lados del bloque de poroplast, de manera tal que pueda introducirse toda la olla ajustadamente. Es importante que el borde del bloque de poroplast se encuentre unos 10 cm por encima del borde de la tapa de la olla. Procedemos luego a hacer una tapa de poroplast para cubrir completamente la olla, luego de que esta haya sido introducida en el bloque de poroplast.
REALIZAMOS LAS SIGUIENTES EXPERIENCIAS: Experiencia 1. Preparemos una sopa de fideos como la que preparan en tu casa 1. Depositamos en la olla los ingredientes necesarios para la sopa. 2. Dejamos que hierva y que se cocine completamente la sopa de fideos. 3. Tomamos el tiempo que requirió para el primer hervor y el tiempo adicional en el que se cocinó completamente.
Experiencia 2. Preparemos la sopa de fideos con ayuda de la “olla ecológica” 1. Depositamos en la olla los ingredientes para la sopa. 2. Dejamos que hierva y luego que se cocine por 3 minutos más. Luego introducimos la olla en el bloque de poroplast, la cerramos herméticamente con la tapa de poroplast y la dejamos por 15 minutos más. Verifica que se haya cocinado completamente.
ACTIVIDADES POSTERIORES 1. Determina un método para calcular la cantidad de litros de combustible que se ahorró; si se utilizó una cocina a gas o a kerosene. Si la mitad de las familias en Nicaragua tuvieran estas ollas, ¿cuántos barriles de petróleo se ahorrarían anualmente en el país? ¿Cuántos millones de dólares ahorraría Nicaragua anualmente por la reducción de la importación de esa cantidad de petróleo? 2. Con los resultados anteriores haz una encuesta entre tus familiares y verifica si estarían dispuestos a utilizar la olla ecológica. 3. Determina cuáles de los mecanismos físicos de transferencia de calor no se producen en la olla ecológica, de tal manera que el calor acumulado ayude a completar la cocción. Que tanta importancia tiene el espesor de poroplast entre la olla y el aire exterior. ¿Podría existir un espesor óptimo? 4. Investiga qué otros materiales o métodos más económicos existen para construir las ollas ecológicas. 5. Investiga los mejores aislantes que podrían utilizarse para este propósito. A base de ellos, diseña una “olla ecológica” que pueda fabricarse masivamene y comercializarse. A qué precio las venderías. 6. Qué limitaciones podría tener el uso de esta olla. 7. Verifica experimentalmente los tiempos de cocción que se mencionan en la tabla referencial de la ficha informativa: “La olla ecológica ahorra combustible”.
“A mayor tiempo para la cocción de los alimentos, mayor uso de combustibles... mayor contaminación... mayor gasto para la economía del hogar”.