A ciencia estuda o universo

Transcript

1 1 A ciencia estuda o universo Ten algún valor a ciencia? Creo que o poder de crear cousas é valioso. Que o resultado sexa unha cousa boa ou unha cousa mala depende do uso que se faga del, pero o poder de crear é unha cousa valiosa. Unha vez, en Hawaii, leváronme a visitar un templo budista. No templo un home díxome: «Direivos unha cousa que nunca esqueceredes». E entón engadiu: «Todos os humanos reciben a chave das portas do ceo. A mesma chave abre as portas do inferno». O mesmo ocorre coa ciencia. En certo modo é a chave das portas do ceo, e a mesma chave abre as portas do inferno, mais non temos as instrucións para saber cal é cada unha das portas. Tiraremos a chave e nunca poderemos traspasar as portas do ceo? Ou enfrontarémonos ao problema de saber cal é a mellor maneira de usar a chave? Esta é, evidentemente, unha cuestión moi seria, pero creo que non podemos negar o valor da chave das portas do ceo. Richard P. Feynman ( ). Premio Nobel de Física. Contidos 1. Que son ciencias da natureza? 2. Que é o universo? 2.1. De que está formado o universo? 3. Que é a ciencia? 3.1. A ciencia observa e mide o universo 4. A que chamamos magnitude? 4.1. Que é medir? 5. O sistema internacional de unidades 5.1. Múltiplos e submúltiplos decimais 6. Propiedades da materia 6.1. Masa 6.2. Volume 6.3. Superficie 6.4. Densidade 6.5. Outras propiedades da materia

2 Que sabes de...? 1. Que entendes por natureza? Cres que o teu concepto de natureza é o mesmo que o que tiña un habitante da Roma clásica? Por que? 2. Cres que un xornalista é un científico? E un político? Por que? Cres que a astroloxía é unha ciencia? E a estatística? 3. Sabes de onde procede a creación do chamado sistema métrico decimal? Sabes dalgún país onde aínda non se use o metro e o quilogramo de modo oficial? Por que cres que é así? 4. Ás veces, pregúntase con ánimo de confundir: «Que pesa máis, un quilogramo de palla ou un quilogramo de chumbo?» Por que cres que algunhas persoas caen no erro ao responder? 5. Indica se son verdadeiras ou falsas as seguintes afirmacións: a. Un obxecto de madeira sempre flotará na auga. b. Un obxecto de ferro sempre se afundirá na auga. c. Se un obxecto flota en auga, tamén flotará en aceite. d. O xeo flotará en aceite. Competencias básicas 2. Matemática. 3. Coñecemento e interacción co mundo físico. 4. Tratamento da información e competencia dixital. 6. Cultural e artística. Unha web É a web da Oficina Internacional de Pesas e Medidas. Contén información sobre unidades, prefixos, conversión de unidades e a historia do sistema internacional. É a web da National Agency Space Administration (NASA), un dos máximos organismos da actividade científica actual. «A vida é número.» Pitágoras de Samos (582 a. C.-496 a. C.)

3 1 A ciencia estuda o universo 1. Que son ciencias da natureza? A B C Vocabulario Natureza: provén do latín natura, que á súa vez deriva do participio do verbo latino nascere, que significa «nacer». Non é a primeira vez que un libro ou unha materia se estuda baixo o título «ciencias da natureza». O concepto de natureza evolucionou ao longo dos séculos. A miúdo enténdese que «natural» se opón a «artificial», que é aquilo creado pola humanidade. Xa que logo, en sentido restritivo: Natureza é o conxunto da realidade independente da intervención humana. Son natureza os campos, os bosques, as montañas, os mares, os ríos e os lagos, a vexetación, a fauna e tamén o interior da Terra, o Sol, as estrelas, a Lúa e todos os corpos celestes. En cambio non se consideran natureza as cidades, as civilizacións, as autoestradas ou os vehículos espaciais. Xeralmente, ao falar das ciencias da natureza, enténdese que se trata da bioloxía (estudo dos seres vivos) e da xeoloxía (estudo das rochas e minerais). Non obstante, en realidade, o estudo da natureza repartiuse entre moitas disciplinas. Dedicadas a aspectos concretos, existen ciencias como a botánica (estudo dos vexetais), a zooloxía (estudo dos animais), a embrioloxía (estudo do desenvolvemento embrionario), a micoloxía (estudo dos fungos), a xenética (estudo da herdanza biolóxica), a patoloxía (estudo das enfermidades), a parasitoloxía (estudo dos parasitos), etcétera. Tradicionalmente tamén se estudaron por separado os corpos inanimados con ciencias como a física, a química, a xeoloxía, a cristalografía, a estratigrafía, a astronomía, etcétera. A pesar desta separación entre unhas e outras, está claro que a meirande parte das ciencias precisan coñecementos doutros ámbitos e doutras ramas científicas. Resulta evidente en disciplinas como a ecoloxía ou a paleontoloxía (figura 1.1). Estudo do Sol: astronomía Estudo das montañas: xeoloxía Estudo da luz do Sol: física Estudo dos vexetais: botánica Estudo da auga: química Estudo dos animais: zooloxía Figura 1.1. No estudo dun espazo natural interveñen varias ciencias da natureza que, ademais, están intimamente relacionadas. 10

4 A ciencia estuda o universo 1 2. Que é o universo? Como xa estudarás na unidade 4, úsase o termo universo para referirse a todo o que existe, tanto se sufriu intervención humana coma se non. O universo é o conxunto de todo o que existe. O universo está formado por absolutamente todo o que existe, tanto se o vemos coma se non, sexamos quen de detectalo ou non. Fóra do universo non hai nada, nin espazo nin tempo, porque todo o que existe forma parte del De que está formado o universo? Sabías que... Algunhas teorías científicas propoñen universos paralelos que existen independentemente uns doutros, pero ata o momento ninguén puido dar ningunha proba diso. No universo hai gran variedade de corpos e fenómenos, pero calquera deles pode clasificarse como materia ou enerxía ou como unha suma de ambas (figura 1.2). Todo o que existe no universo é materia ou enerxía. Un raio de luz, un son, unha onda de televisión ou os raios X son exemplos de enerxía. En cambio, unha rocha, a auga do mar ou o aire que nos rodea son materia. Se nos preguntamos cales son as características que definen unha e outra, as diferenzas son: A materia ten dúas propiedades fundamentais: a masa e o volume. A enerxía ten a capacidade de efectuar traballo, é dicir, pode modificar a materia no seu movemento, na súa forma ou na súa orde interna. A materia ten volume (ocupa espazo) e masa. A enerxía é capaz de efectuar traballo. Figura 1.2. Centro da Vía Láctea. Entre a materia estelar, unha enerxía de fondo impregna toda a galaxia. 11

5 1 A ciencia estuda o universo 3. Que é ciencia? Hoxe en día a palabra «ciencia» ten un gran prestixio, pero o concepto actual de ciencia non aparece ata o século XVII. Antes, a humanidade acumulaba coñecementos sobre as cousas e os sucesos, pero non se desenvolvera esta maneira de tratalos que hoxe coñecemos como ciencia: Ciencia é o conxunto ordenado de coñecementos certos que a humanidade ten sobre o universo e os métodos para obtelos e revisalos. A ciencia estuda corpos ou calquera das súas partes, desde unha galaxia a unha cascuda, desde unha estrela a un átomo. Tamén estuda fenómenos. Un fenómeno é calquera cousa que poida ocorrer. Por exemplo, un lóstrego ou un choque de bolas de billar. O método científico é o modo que ten a ciencia de traballar. É un método baseado na observación, tanto da natureza como de experimentos, na enunciación de teorías e na súa comprobación. Pódese resumir como: Traballo experimental Traballo teórico Traballo experimental Observar a natureza e realizar experimentos. Deducir leis e ecuacións a partir das observacións. Efectuar predicións segundo as leis e ecuacións. Comprobar as predicións con máis observacións e experimentos. Refutar ou confirmar as leis En contra do que ás veces se di, a ciencia non ten dogmas ou verdades absolutas e inamovibles. Toda lei ou ecuación debe someterse a comprobación. Se unha lei ou ecuación falla, desbótase. As leis poden ser falsas. A realidade sempre é certa A ciencia observa e mide o universo O traballo dos científicos consiste en observar o universo e obter información del, sobre como está constituído e como se comporta. Case nunca se estuda o universo na súa totalidade, senón unha parte ou un aspecto concreto. A esta parte chamámola sistema. Por exemplo, un sistema pode ser unha bandada de aves migratorias, unha estrela ou un volcán. Información é un conxunto organizado de datos que cambia o coñecemento que temos dun sistema. Sistema é a parte do universo obxecto de estudo. A observación pode ser cualitativa, se describe aquelas calidades ou trazos característicos, e cuantitativa, baseada na medición ou expresión das características do sistema mediante características numéricas. 12

6 A ciencia estuda o universo 1 4. A que chamamos magnitude? Unha propiedade é calquera feito distintivo «propio» dun corpo ou un fenómeno. Xa que logo, son propiedades a cor, a velocidade, a densidade, a altura, etc. Non todas as propiedades se poden medir. Por exemplo, ninguén conseguiu medir a felicidade nin a beleza. No entanto, si se poden medir a masa ou a altura dunha persoa, o tempo, a forza, a carga eléctrica, etcétera. Esas propiedades medibles coñécense como magnitudes. Magnitude é unha propiedade que se pode medir. As magnitudes clasifícanse en: Extensivas. Se o seu valor depende da cantidade de materia. Exemplos: masa, volume ou enerxía. Intensivas. Se o seu valor non depende da cantidade de materia. Exemplos: densidade ou temperatura. Sabías que... As lonxitudes en metros dalgunhas varas de medir antigamente usadas en España son diferentes: Vara catalá: 0,70 m. Vara aragonesa: 0,77 m. Vara castelá: 0,84 m Que é medir? Medir é unha operación habitual e cotiá, non só para os científicos. Para medir, cómpre: Unha unidade de medida ou patrón. Un instrumento medidor. Medir é comparar unha propiedade dun corpo ou dun fenómeno cun valor de referencia ou patrón e contar cantas veces o contén. Unha medida exprésase sempre tendo en conta esta referencia ou patrón. Medida = Número + Unidade de referencia Non se debe descoidar a indicación desta unidade de referencia, dado que se alguén di que un cable mide «5», non saberemos se se trata de 5 centímetros, de 5 metros ou de 5 quilómetros (figura 1.3): 1 m 1 kg 1 L Figura 1.3. Medir consiste en saber o número de veces que a lonxitude da barra, a masa das laranxas ou o volume de auga da xerra conteñen a unidade de referencia (metro, quilogramo e litro, neste exemplo). 13

7 1 A ciencia estuda o universo Lonxitude Primeiro definiuse como a dez millonésima parte do cuadrante do meridiano terrestre. Masa O quilogramo patrón defínese como a masa do cilindro patrón de platino e iridio de 39 mm de diámetro e 39 mm de alto. Gárdase na Oficina Internacional de Pesos e Medidas en Sevres (Francia). Tempo Primeiro definiuse dividindo en partes o día solar medio. O día solar medio é o tempo que tarda a Terra en dar unha volta sobre o seu eixe. 5. O sistema internacional de unidades Un sistema de unidades é un conxunto de patróns de medida escollidos para a medida de magnitudes. Ao longo da historia e dos distintos países houbo moitos e diferentes sistemas de unidades. Entre as magnitudes, diferéncianse: Magnitudes fundamentais. As que se definen por si mesmas, sen facer referencia a outras magnitudes. Por exemplo, lonxitude, masa e tempo. Magnitudes derivadas. As que se definen a partir doutras. Por exemplo, a velocidade defínese como a lonxitude dividida polo tempo tardado en percorrela. O sistema internacional de unidades (SI) consta de sete magnitudes fundamentais coas súas sete unidades fundamentais de medida. As que vas usar neste curso son (táboa 1.1): Unidade no SI: metro; abreviatura: m Con esta medida En 1983 construíuse un redefiniuse como metro patrón en o espazo que forma de barra de percorre a luz nun platino e iridio. tempo moi breve (en 0, segundos). Unidade no SI: quilogramo; abreviatura: kg (equivale a mil gramos) Do patrón da Oficina Internacional de Pesos e Medidas en Sevres efectuáronse diversas copias para que os distintos países dispoñan dun estándar, como este da Oficina de Medidas de EUA. Unidade no SI: segundo; abreviatura: s En 1967 volveuse definir medindo as vibracións dos átomos de cesio, un metal co que se teñen construído reloxos atómicos enormemente precisos (varían só 1 segundo cada anos). Temperatura Unidade no SI: kelvin (non grao kelvin, senón simplemente kelvin); abreviatura: K O 0 K (0 kelvin) defínese como a temperatura máis baixa que pode existir, tamén chamado cero absoluto. Con iso, as temperaturas medidas en kelvin non teñen nunca valores negativos. ºC t escala Celsius escala Kelvin K t Aínda que non son do SI, os graos centígrados utilízanse habitualmente. 100 temperatura de ebulición da auga 373 Un grao centígrado é a centésima parte da diferenza entre a temperatura de conxelación da auga (0 C) e a súa temperatura de ebulición temperatura de conxelación da auga (100 C). Para pasar de graos centígrados (t) a kelvin (T), débese sumar 273,15. Así: 273 a temperatura máis baixa posible 0 T = t + 273,15 Táboa 1.1. Algunhas magnitudes fundamentais do sistema internacional. 14

8 A ciencia estuda o universo 1 Entre as magnitudes e unidades derivadas destacan as que se recollen na táboa 1.2 canda algunhas que, sen ser do SI, son aínda de uso común: Magnitude Definición Unidade do SI Outras unidades Velocidade Espazo percorrido na unidade de tempo. metros por segundo m/s quilómetros por hora km/h 1 km/h = 0,28 m/s Aceleración Variación de velocidade por unidade de tempo. metros por segundo cadrado m/s 2 Forza Causa capaz de cambiar o movemento dun corpo ou a súa forma. newton N quilogramo forza ou quilopondio (kp) dina (dyn) 1 kp = 9,8 N 1 dyn = 10-5 N Presión Forza exercida por unidade de superficie. pascal Pa atmosfera e milímetros de mercurio 1 atm 1 bar 1 bar = 10 5 Pa 1 mm Hg = 133,32 Pa Enerxía, traballo, calor A enerxía é capaz de realizar traballo. Traballo é enerxía transferida a un corpo ao actuar forzas sobre el. joule J caloría (cal) 1 cal = 4,186 J Carga eléctrica Cantidade de electricidade. coulomb C Táboa 1.2. Algunhas magnitudes derivadas. Actividades resoltas 1. Calcula o número de segundos que ten un ano. Coñecendo que un ano ten 365 días, que un día ten 24 horas, que unha hora ten 60 minutos e que un minuto ten 60 segundos, só fai falla multiplicar: 2 1 ano = s É máis correcto resolvelo mediante os chamados factores de conversión, que non son máis ca as igualdades anteriores postas en forma de fracción e ordenadas de xeito que vaian anulando as unidades das equivalencias intermedias. Deste xeito, á parte do valor numérico obtéñense as unidades correctas do resultado. 1 ano 365 días 1 ano 24 horas 1 día 60 minutos 1 hora 60 segundos = s 1 minuto 15

9 1 A ciencia estuda o universo 5.1. Múltiplos e submúltiplos decimais Símbolo Prefixo Factor T G M k h da d c m μ n p tera xiga mega quilo hecto deca deci centi mili micro nano pico Táboa 1.3. Prefixos decimais. Segundo o que haxa que medir, as unidades do SI poden ser demasiado grandes ou pequenas. Por exemplo, ninguén mide en metros a distancia entre cidades nin as dimensións das letras dos libros. Para traballar con unidades máis axeitadas, defínense os múltiplos e submúltiplos das unidades do SI. Para iso escóllense potencias de dez. É dicir, as unidades son dez (10), cen (100 = 10 2 ), mil (1.000 = 10 3 ), dez mil ( = 10 4 ), cen mil ( = 10 5 ), etcétera, veces maiores ca a unidade de referencia. O mesmo coas potencias negativas: unidades dez veces menores (1/10 = 10-1 ), cen veces menores (1/100 = 10-2 ), mil veces menores (1/1.000 = 10-3 ), etcétera. Para denominar estas unidades múltiplos e submúltiplos decimais, úsanse prefixos (táboa 1.3) diante do nome da unidade. Así, quilo indica mil, tanto para múltiplos de masa (quilogramo = gramos) como de lonxitude (quilómetro = metros). Hai que observar que a unidade de referencia do SI no caso da masa é o quilogramo e non o gramo, a pesar de que a primeira sexa un múltiplo da segunda. Actividades resoltas 2. O barómetro dunha cidade indica unha presión atmosférica de 820 mm de Hg. Noutra cidade, outro 2 barómetro indica 0,9 bar. Calcula en unidades do SI estas presións e indica cal é maior. Na táboa 1.2, no apartado de presión, recóllese a equivalencia: 1mm Hg = 133,32 Pa, e tamén: 1 bar = 10 5 Pa. Aplicando estas equivalencias resulta: 820 mm Hg = 0,9 bar 10 5 Pa 1 bar 133,32 Pa 1 mm Hg É obvio que é maior a primeira. = ,4 Pa Pa = Pa 3. Para fabricar unhas madalenas industriais, mestúranse: 0,1 Mg de fariña, dag de azucre, 500 hg de auga, g de manteiga e dg de aromatizante. Calcula a masa total en kg que debe soportar a amasadora: Cos equivalentes de cada múltiplo (ver táboa 1.3) pásanse todas as unidades do enunciado a kg: 0,1 Mg kg 1 Mg = 100 kg dag 10 g 1 dag 1 kg mg = 10 kg 500 hg 100 g 1 hg 1 kg mg = 50 kg g 1kg g = 30 kg dg 1 g 10 dg 1 kg mg = 0,25 kg O total será: 100 kg + 10 kg + 50 kg + 30 kg + 0,25 kg = 190,25 kg Actividades 1. Calcula o número de semanas que hai en dous séculos. 2. Para preparar unha pomada mestúranse 0,35 kg de sulfato de neomicina, 0,1 hg de acetato de hidrocortisona, 500 dg de bacitracina, cg de aceite de améndoas, 0,15 kg de lactosa e 400 g de aceite de coco. Calcula cantos tubiños de 5 g poderán fabricarse. 16

10 A ciencia estuda o universo 1 6. Propiedades da materia A posesión de masa e volume distingue a materia. Son as súas propiedades fundamentais. Outras moitas serven para caracterizala e distinguir uns corpos doutros. Por exemplo, a densidade é unha propiedade derivada Masa É unha propiedade común a todos os corpos materiais. Un átomo, un rato, unha célula, un elefante, unha estrela ou unha galaxia enteira teñen masa. No Sistema Internacional mídese en quilogramos (kg). Os seus instrumentos de medida son as balanzas (figura 1.4). A masa mide a cantidade de materia dun corpo. Unha das principais leis da materia débese a Lavoisier, que a deduciu ao medir coidadosamente a masa das substancias iniciais e finais dunha reacción química. Comprobou que a suma de masas ao principio e ao final é a mesma, aínda que as substancias iniciais e finais sexan distintas. A lei de conservación da materia afirma: A materia non se crea nin se destrúe, só se transforma. Figura 1.4. As balanzas miden a masa dos corpos en quilogramos, gramos ou outros múltiplos e submúltiplos. Atracción entre masas Unha propiedade da materia consiste en que todo corpo material exerce unha forza de atracción gravitacional sobre outros corpos materiais. Esta atracción é: Proporcional ás masas. É dicir, canto maior é a masa dos dous corpos, máis se atraen. Inversamente proporcional ao cadrado da distancia entre os corpos. Ou o que é o mesmo: canto máis afastados están, máis debilmente se atraen. Lembra É moi habitual o uso da tonelada métrica: 1 tm = kg A atracción gravitacional mantén unidos os planetas arredor do Sol e a Lúa xirando arredor da Terra. Tamén nos mantén a nós e a calquera corpo sobre a superficie terrestre e fainos caer cara a esa superficie se nos separamos dela (figura 1.5). Esta atracción que sofre un corpo na superficie dun planeta coñécese como peso. F F F F Figura 1.5. A atracción entre a Terra e o Sol é moi importante debido ás súas grandes masas. Entre dúas pelotas de tenis é imperceptible porque as súas masas son moi pequenas. 17 ISBN_CCNN1_G_B1_01.indd 17 11/05/11 13:10

11 1 A ciencia estuda o universo Peso A Terra, coma calquera planeta, exerce unha atracción sobre os corpos situados na súa superficie. Peso é a forza coa que a Terra atrae un corpo. Naturalmente, o peso dun corpo (p) e a súa masa (m) están relacionados: p = m g g é a gravidade. Na Terra, a nivel do mar, g = 9,8 m/s 2. Na Lúa é menor (1,6 m/s 2 ) porque a Lúa ten unha masa menor. Así, un corpo ten a mesma masa na Terra que na Lúa, pero pesará máis na Terra que na Lúa. Figura 1.6. Os dinamómetros miden o peso dos corpos e exprésano en newtons no SI. Non debe confundirse peso e masa. Na vida cotiá dise que «pesamos» un corpo cando en realidade o que facemos é coñecer a súa masa. O peso é unha forza, que se expresa en newton (N) no SI e non se mide con balanzas senón cuns aparatos chamados dinamómetros (figura 1.6). Actividades resoltas 4. A partir dos valores da gravidade terrestre e lunar calcula canto pesa un astronauta de 70 kg na Terra e na Lúa. O peso obtense multiplicando a masa pola gravidade, segundo a fórmula p = m g m = 70 kg Peso na Terra = m g T = 70 kg 9,8 m s -2 = 686 N Peso na Lúa = m g L = 70 kg 1,6 m s -2 = 112 N É dicir, na Lúa un astronauta pesa menos dunha sexta parte ca na Terra. m = 70 kg p L = 112 N p T = 686 N Figura 1.7. A masa do mesmo astronauta, m, é igual na Terra que na Lúa. Non obstante, o seu peso na Lúa, p L, é menor que na Terra, p T. 18

12 A ciencia estuda o universo Volume O volume, como a masa, é unha propiedade común a todos os corpos. Representa a parte do espazo que o corpo ocupa e implica as tres dimensións do espazo: lonxitude, anchura e profundidade. No SI mídese en metros cúbicos (m 3 ). Volume é o espazo ocupado por un corpo. Por cambios de temperatura ou de presión pode darse: Lembra Outras unidades de volume son o litro (L) e o centímetro cúbico (cm 3 ). 1 m 3 = L 1 L = cm 3 Dilatación: aumento do volume dun corpo. Contracción: diminución do volume dun corpo. Un aumento de temperatura causa dilatación e un descenso, contracción. Isto sucede en todo tipo de corpos, sexan sólidos, líquidos ou gases. Un aumento de presión causa contracción e un descenso, dilatación, especialmente nos gases. En cambio, sólidos e líquidos son pouco sensibles a cambios de presión Superfi cie A superficie é a área exterior dun corpo. Como tal área, no SI mídese en metros cadrados (m 2 ). Superficie é a área dun corpo no seu exterior. En líquidos e gases depende da forma do seu recipiente. En sólidos depende da súa forma e de se están fragmentados ou non. Canto maior sexa a superficie, maior é a posibilidade de reaccionar con outras substancias. Xa que logo, os líquidos evapóranse máis rapidamente se expoñen ao aire unha gran superficie, e reaccionan máis facilmente se son pulverizados (como a gasolina nos motores). Tamén os sólidos esmiuzados reaccionan máis facilmente (figura 1.8). Figura 1.8. A esponxosa estrutura dos pulmóns dá unha gran superficie de intercambio de gases. Actividades resoltas 5. Calcula os litros de auga que caben nunha piscina paralepipédica, de 60 m de longo, 20 m de ancho e 2 m de profundidade (figura 1.9). O volume, V, dun paralepípedo é: 2 m V = lonxitude anchura profundidade = = 60 m 20 m 2 m = m 3 Como 1 m 3 ten L: 60 m 20 m V = m L 1 m 3 = L Figura

13 1 A ciencia estuda o universo 6.4. Densidade Lembra kg /m 3 = 1 g/cm 3 Temos unha idea intuitiva da densidade. O chumbo, por exemplo, é «denso» porque concentra unha gran masa nun volume pequeno. En cambio, a palla ou a goma espuma son pouco densas por todo o contrario. A densidade, d, é unha magnitude derivada. Defínese como o cociente entre a masa, m, e o volume, V, dun corpo. No SI, a súa unidade é o kg/m 3. Tamén se usan g/l e o g/cm 3. d = m V Debe indicarse a que temperatura se mediu, pois o volume varía coa temperatura. En gases tamén se debe ter en conta a presión, pois o seu volume depende dela. Un corpo flotará noutro se ten menor densidade. Por exemplo, o aceite flota na auga. Ás veces, esta menor densidade é aparente, debida á forma. Por exemplo, unha esfera oca de aceiro pode flotar na auga, igual que o fai un barco, a pesar de que a densidade do aceiro é maior ca a da auga (figura 1.10). Tanto en auga como en aire ofrécense exemplos cotiáns. As augas mariñas, debido á cantidade de sales disoltos, teñen unha densidade maior ca as augas doces. Por iso é máis fácil que un corpo flote en auga de mar ca en auga doce. Figura A madeira e o aceite flotan en auga pola súa menor densidade; os barcos, porque son ocos; e os animais acuáticos axúdanse dos seus pulmóns (mamíferos) ou da súa vexiga natatoria (peixes). Actividades resoltas 6. Calcula a masa de gasolina contida nun bidón de 500 L. A densidade da gasolina é 860 kg/m 3. Primeiro calcúlase o volume en m 3, xa que a densidade se facilita en kg/m 3. Aplícase o factor de conversión, segundo o cal 1 m 3 equivale a L: Logo aplícase a fórmula da densidade e calcúlase a masa pedida: m kg m d = 860 = V m 3 0,5 m L 1 m L = 0,5 m 3 Do que resulta: m = 430 kg 20

14 A ciencia estuda o universo Outras propiedades da materia Existen múltiples propiedades da materia que se poden medir. Moitas delas afectan á resistencia física: Dureza. Resistencia dun sólido a ser raiado ou penetrado. Fraxilidade. Capacidade de fracturarse ante as deformacións. Elasticidade. Capacidade de deformarse baixo forzas e recuperar a forma antiga cando cesan (figura 1.11). Plasticidade. Capacidade de cambiar a novas formas, sen romperse, pola acción de forzas (figura 1.11). En particular, ductilidade é a capacidade de estirarse en forma de fíos e maleabilidade, a de adquirir forma de lámina. Ambas son destacadas nos metais. Viscosidade. Medida da fluidez dos líquidos. Canto máis viscosos, menos facilidade teñen para fluír, para moverse e cambiar de forma. Outras características afectan á absorción de calor polas substancias. Son importantes as seguintes: Capacidade calorífica. Calor que se necesita subministrar a un corpo para aumentar un grao a súa temperatura. Temperaturas de ebulición e solidificación. Temperaturas ás que unha substancia cambia de estado. Outras refírense ao seu aspecto, como a cor, o brillo ou o índice de refracción (transparencia á luz). Algunhas destas e outras, como o sabor ou o olor, poden ser percibidas polos nosos órganos dos sentidos (vista, oído, olfacto, gusto e tacto). Por iso se coñecen como propiedades ou características organolépticas. En cambio, outras son propiedades químicas que deben medirse ou percibirse coa axuda de aparatos ou mediante a reacción con outras substancias. É o caso da acidez, a oxidabilidade ou a solubilidade, que tamén distinguen unhas substancias doutras. Figura A plastilina e a goma elástica deben os seus nomes ás propiedades que presentan. A B C Vocabulario Organoléptico: provén dos vocábulos gregos órgano, «órgano», e liptikós, «que se toma». O conxunto de propiedades dunha substancia, especialmente as medibles, serve para recoñecela e para seguir os seus cambios físicos ou químicos. Ás veces dise que a caracterizan. Actividades 3. Cada unha das substancias da columna da esquerda posúe en grao máximo unha das propiedades da 3 columna da dereita. Relaciona unha con outra. Goma Cristal Diamante Plastilina Cobre Aire Ouro Plasticidade Ductilidade Fraxilidade Maleabilidade Dureza Elasticidade Transparencia 21

15 1 A ciencia estuda o universo Actividades finais Para repasar 1. Cita cinco ciencias cuxa dedicación se refira principalmente ao estudo da vida animal. 2. Clasifica como ciencia ou non: astroloxía, embrioloxía, cartomancia, astronomía, xornalismo, óptica, microscopia, ecoloxía, medicina, política. 3. Copia no teu caderno e une cunha frecha cada unha das ciencias co fenómeno que estuda: Vulcanoloxía Micoloxía Óptica Meteoroloxía Cristalografía Viroloxía Química Luz Cristais Virus Reaccións Volcáns Tempo atmosférico Fungos 4. Cita tres diferenzas entre a actividade artística e a actividade científica. 5. Cita unidades de medida baseadas en patróns relacionados co corpo humano. 6. Clasifica como materia ou como enerxía: auga, luz, microondas, atmosfera, mármore, electrón, raios ultravioleta, núcleo atómico. 7. Cita dez aparatos de medida e indica cal é a magnitude que miden. 8. Copia no teu caderno e une cunha frecha cada magnitude co aparato que serve para medila: Velocidade Presión Temperatura Tempo Lonxitude Masa Forza Dinamómetro Cinta métrica Manómetro Termómetro Balanza Reloxo Velocímetro 9. Cita cinco unidades de medida de lonxitude anteriores ao sistema internacional. 10. Nomea dúas magnitudes fundamentais e dúas derivadas, dúas extensivas e dúas intensivas. Para aplicar 11. Expresa na unidade do SI as seguintes áreas: 10 cm 2, mm 2 e 15 dm Expresa na unidade do SI os seguintes volumes: 1 km 3, 100 dam 3 e 200 hm Calcula na unidade do SI o volume total de auga ao engadir ml, 100 cl e 2 dal deste líquido 2 ao mesmo recipiente. 14. Calcula en unidades do SI a suma dos seguintes tempos: 2 semanas, 3 días e 10 minutos Suma as seguintes cantidades: 120 cg; 0,2 dg; mg e 3 dag. Pon o resultado na unidade de masa 2 do SI. 16. Cres que existen obxectos dunha soa dimensión? E de dúas? Por que? 17. Na seguinte sopa de letras atópanse os nomes de máis de 10 unidades de medida. Cópiaa no teu caderno e intenta atopalas. I K E L V I N A D A B E R E P M A N I S A L A C S A P I A O L O D N U G E S I R E M A I N A S T R A D E L J O U L E O N N T A R A I O B L U A R E F S O M T A C C O L I U Q O N C R E D I O N A E U R O 18. Calcula o volume de mg de mercurio a 0 C. Dato: dhg = 13, kg/m 3. 22

16 A ciencia estuda o universo Ordena de maior a menor densidade: ferro, aceite, auga, chumbo, cortiza, aire en condicións normais, hidróxeno en condicións normais. 20. A densidade do cobre é 8,96 g/cm 3. Calcula a masa dun cubo de cobre macizo de 10 cm de lado. Para ampliar 23. Cunha cinta métrica mide as dimensións de todos os cuartos da túa casa. Calcula a superficie do chan 2 de cada un e a total da casa. 24. Cos resultados do exercicio anterior mide a altura do teito e calcula os volumes dos cuartos e o total da vivenda. 25. Mestúranse 200 ml de alcohol de densidade 0,81 g/ml con 300 ml de auga de densidade 1 g/ml. A densidade da disolución resultante é de 0,95 g/ml. Poderías calcular o volume da mestura? Coincide coa suma dos volumes de partida? Por que? Que é o que sempre se conserva aditivamente cando se mesturan substancias? 26. Constrúese con ferro un cubo de 10 cm de lado e tamén unha esfera de 10 cm de diámetro. O grosor das paredes dun e outro é tal que ambas Pon en práctica 21. A densidade do ouro é 19, kg/m 3. Calcula a masa dun cilindro de ouro macizo de 5 cm de radio na base e 20 cm de altura. 22. Calcula o peso na Terra e na Lúa das seguintes masas: a) 20 mg, b) 100 kg, c) 0,01 t, d) 230 g. as figuras teñen unha masa de 250 g. Flotarán na auga? Cal das dúas terá unha liña de flotación máis baixa? 27. Busca un libro que explique como se mediu o cuadrante do meridiano terrestre para definir o metro 4 6 patrón. Onde se realizaron as medicións? En que época se realizou? Canto se tardou? Que entidade promoveu a fazaña? 28. Como medirías a densidade dun gas como o helio, que é máis lixeiro ca o aire? 29. Dáse forma cúbica de 10 cm de lado a un bloque de arxila. Calcula a superficie. Se se lle dan tres cortes exactamente pola metade das súas caras, en cantos cubos se divide? Son iguais? Calcula agora a nova superficie total da arxila. Variou a masa ao cortalo? E o seu volume? Determinación de densidades de sólidos Figura Obxectivo Determinar a densidade dun sólido máis denso ca a auga. Material Balanza con precisión de 0,1 gramos; pipeta de 10 ml; probeta graduada de 100 ml; auga; bloques de ferro, aluminio, granito ou outro sólido que non flote en auga. Procedemento Enche con coidado a probeta ata a marca de 50 ml con axuda da pipeta rasando pinga a pinga. Toma cinco anacos do mesmo material que entren con folgura na probeta. Numéraos cun lapis. Determina a súa masa coa balanza e anótaa no teu caderno. Introduce cada anaco na probeta (figura 1.12) e anota os incrementos de volume segundo o nivel de líquido. Revisa o nivel da probeta antes de cada nova medida. Resultado Coas masas e os volumes, calcula matematicamente a densidade. Medida Volume Masa Densidade Para cada substancia terás cinco valores de densidade. Se algún é moi distinto dos demais, descártao e calcula o valor medio dos restantes. 3 23