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Fisica 2° · 2024
Libro de Física 2 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Modelo Atómico: construcción de maqueta interactiva del Modelo Estándar

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 2° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

  1. Maqueta con materia visible, energía oscura (luz) y radiación cósmica de fondo (capas de bolas pequeñas). 2) La energía oscura hace que la expansión del universo se acelere. 3) Metacognición: aprendí el Modelo Estándar, de forma práctica y colaborativa, útil para modelar otros conceptos y en futuras exposiciones.
📚 exercise fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 263

Fisica 2° · 2024

1
Ejercicio 1

Desafío: crear una representación visual del Modelo Estándar del Universo (Lambda CDM), con énfasis en la energía oscura y la radiación cósmica de fondo.

  1. Materiales: bolas de distintos tamaños y colores, plataforma base, luz LED o material fosforescente y tarjetas informativas.
  2. Materia visible: uso bolas de colores para representar estrellas, planetas y galaxias, y las dispongo en una zona de la maqueta para simbolizar la materia directamente observable.
  3. Energía oscura (\Lambda): integro una fuente LED o material fosforescente que representa la energía oscura que impulsa la expansión acelerada del universo.
  4. Radiación cósmica de fondo (CMB): uso bolas pequeñas uniformemente distribuidas, colocadas en varias capas, para indicar su presencia constante en todo el universo.
  5. Etiquetas: añado tarjetas que describen cada componente y su función en el Modelo Estándar.
  6. Información complementaria: incluyo cómo la energía oscura y la radiación cósmica de fondo afectan la expansión y la estructura del universo.
Respuesta

maqueta completa con materia visible (bolas), energía oscura (luz LED/fosforescencia), radiación cósmica de fondo (capas de bolas pequeñas) y tarjetas informativas.

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Ejercicio 2

Reflexión: ¿Cómo influye la energía oscura en la expansión del universo?

  1. La energía oscura se modela con la constante cosmológica \Lambda del modelo \LambdaCDM.
  2. Actúa con presión negativa: p = -\rho c^{2}, lo que produce una fuerza de repulsión gravitatoria.
  3. En la ecuación de Friedmann, H^{2} = \frac{8\pi G}{3}\rho - \frac{kc^{2}}{a^{2}} + \frac{\Lambda c^{2}}{3}, el término \Lambda domina cuando el universo se expande y la densidad \rho disminuye.
  4. Por ello el parámetro de escala a(t) crece de forma acelerada: \ddot{a} > 0.
  5. Observacionalmente, las supernovas Ia de 1998 mostraron que las galaxias lejanas se alejan más rápido de lo esperado.

Respuesta: la energía oscura provoca que la expansión del universo se acelere, contrarrestando la atracción gravitatoria de la materia; sin ella, la expansión iría decelerando.

a
Parte 2.a

Discusión con compañeros

Cada maqueta interpreta de modo distinto los mismos conceptos: unos representan la energía oscura con luz, otros con espacios vacíos entre bolas; la radiación cósmica de fondo puede verse como capas uniformes o como un fondo continuo. Comparar estas interpretaciones muestra que los modelos son representaciones simplificadas de una realidad muy compleja y fascinante.

Respuesta

la comparación de maquetas revela la complejidad del cosmos y que todo modelo físico es una aproximación útil.

3
Ejercicio 3

Metacognición: responder las cuatro preguntas de la escalera.

a
Parte 3.a

¿Qué he aprendido?

  1. Conocí el Modelo Estándar del universo (\LambdaCDM) y sus tres componentes: materia visible, energía oscura y radiación cósmica de fondo.
  2. Aprendí que la energía oscura representa cerca del 68 % de la energía total del universo y que la radiación cósmica de fondo es la huella del Big Bang.
Respuesta

aprendí sobre el Modelo Estándar del Universo, la energía oscura, la radiación cósmica de fondo y su papel en la expansión cósmica.

b
Parte 3.b

¿Cómo lo he aprendido?

  1. Mediante la construcción de una maqueta con materiales concretos (bolas, luz LED, tarjetas).
  2. Aprendizaje activo y colaborativo: al diseñar y explicar cada componente, tuve que comprenderlo antes de representarlo.
Respuesta

lo aprendí de forma práctica y colaborativa, modelando los conceptos con una maqueta y discutiéndolos con mis compañeros.

c
Parte 3.c

¿Para qué me ha servido?

  1. Para comprender que los modelos visuales ayudan a entender fenómenos invisibles como la energía oscura.
  2. Para desarrollar trabajo en equipo, organización de materiales y comunicación científica mediante tarjetas informativas.
Respuesta

me sirvió para entender mejor la estructura y evolución del universo y para desarrollar habilidades de modelación y trabajo en equipo.

d
Parte 3.d

¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?

  1. En otros temas de física donde haya que modelar sistemas no visibles: átomos, campos magnéticos o circuitos.
  2. En proyectos de otras asignaturas (química, biología) y en presentaciones o ferias de ciencia.

Respuestas finales: maqueta \LambdaCDM construida; la energía oscura acelera la expansión; aprendizaje práctico, útil y transferible a otros temas.

Respuesta

puedo usar la maqueta y las tarjetas informativas para modelar conceptos abstractos en cualquier ciencia y en futuras exposiciones científicas.

Contenido de la página

A que no te atreves

Tema: Modelo Atómico - Construcción de Maqueta Interactiva

Desafío: crear una representación visual del Modelo Estándar del Universo, con énfasis en la energía oscura y la radiación cósmica de fondo (Lambda CDM). La tarea es diseñar una maqueta o presentación que ilustre estos conceptos clave y cómo contribuyen a nuestra comprensión de la estructura y evolución del universo.

Apoyo

Materiales:

  • Bolas de diferentes tamaños y colores.
  • Plataforma base.
  • Luz LED o material fosforescente.
  • Tarjetas informativas.

Orientaciones paso a paso:

  • Utilizo bolas de colores para representar la materia visible en el universo (estrellas, planetas y galaxias), y las dispongo en una parte de la maqueta para simbolizar la materia que podemos observar directamente.
  • Incorporación de energía oscura (Lambda): integro una fuente de luz LED o un material fosforescente para representar la energía oscura que impulsa la expansión acelerada del universo.
  • Radiación cósmica de fondo: utilizo bolas pequeñas y uniformemente distribuidas para simbolizarla; las coloco en varias capas para indicar su presencia constante en todo el universo.
  • Etiquetas informativas: añado tarjetas que describan cada componente y su función en el Modelo Estándar del Universo.
  • Incluyo información sobre cómo la energía oscura y la radiación cósmica de fondo afectan la expansión y estructura del universo.

Reflexión: reflexiono sobre ¿Cómo influye la energía oscura en la expansión del universo? Discuto con mis compañeros sobre las interpretaciones y conexiones que cada uno ha hecho, resaltando la complejidad y fascinación del cosmos.

METACOGNICIÓN

Escalera de metacognición:

  1. ¿Qué he aprendido?
  2. ¿Cómo lo he aprendido?
  3. ¿Para qué me ha servido?
  4. ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?

Ejemplos resueltos

¿Cómo representarías la radiación cósmica de fondo en una maqueta?

Con bolas pequeñas uniformemente distribuidas en varias capas sobre la plataforma, simbolizando que esta radiación está presente de forma constante en todas las direcciones del universo, y etiquetando cada capa con una tarjeta informativa.

Tabla

Componente Material en la maqueta Función en el universo
Materia visible Bolas de colores grandes Estrellas, planetas y galaxias observables
Energía oscura (Λ) Luz LED o material fosforescente Impulsa la expansión acelerada
Radiación cósmica de fondo Bolas pequeñas en capas uniformes Radiación remanente del Big Bang, presente en todo el universo
Etiquetas Tarjetas informativas Describen cada componente y su función

Diagrama

mindmap
  root((Modelo Estándar ΛCDM))
    Materia visible
      Estrellas
      Planetas
      Galaxias
      Bolas de colores
    Energía oscura Λ
      Presión negativa
      Expansión acelerada
      Luz LED o fosforescencia
    Radiación cósmica de fondo
      Bolas pequeñas uniformes
      Varias capas
      Huella del Big Bang

Fórmulas y ecuaciones

Ecuación de Friedmann con constante cosmológica: H^{2} = \frac{8\pi G}{3}\rho - \frac{kc^{2}}{a^{2}} + \frac{\Lambda c^{2}}{3}

Presión de la energía oscura: p = -\rho c^{2}

H^{2} = \frac{8\pi G}{3}\rho - \frac{kc^{2}}{a^{2}} + \frac{\Lambda c^{2}}{3}

p = -\rho c^{2}

\ddot{a} > 0

Glosario (4)

Modelo Estándar del Universo (ΛCDM)
Modelo cosmológico que describe el universo con materia ordinaria, materia oscura y energía oscura (constante cosmológica Λ), compatible con las observaciones del Big Bang.
Energía oscura
Componente desconocido del universo que produce una presión negativa y provoca la expansión acelerada del cosmos.
Radiación cósmica de fondo
Radiación electromagnética remanente del Big Bang,均匀mente distribuida en todo el cielo, a unos 2,7 K de temperatura.
Maqueta
Representación tridimensional a escala de un sistema o fenómeno, usada como modelo visual para explicar conceptos.

Preguntas para practicar

¿Cómo influye la energía oscura en la expansión del universo?

La energía oscura, modelada por la constante cosmológica Λ, tiene presión negativa y produce un efecto repulsivo que hace que la expansión del universo se acelere, contrarrestando la atracción gravitatoria de la materia.

Discute con tus compañeros sobre las interpretaciones y conexiones que cada uno ha hecho en su maqueta.

Cada maqueta representa de modo distinto los mismos conceptos (luz para la energía oscura, capas de bolas pequeñas para la radiación cósmica de fondo); compararlas revela que los modelos son simplificaciones útiles de una realidad muy compleja y fascinante.

¿Qué he aprendido? ¿Cómo lo he aprendido? ¿Para qué me ha servido? ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?

Aprendí el Modelo Estándar del Universo y sus componentes; lo aprendí de forma práctica y colaborativa construyendo la maqueta; me sirvió para entender la expansión cósmica y trabajar en equipo; puedo aplicarlo para modelar otros conceptos abstractos en ciencias y exposiciones.

Temas y conceptos clave

Modelo Estándar del Universo (Lambda CDM)Energía oscuraRadiación cósmica de fondoMaqueta interactivaMetacogniciónModelo Lambda CDMEnergía oscura (Λ)Radiación cósmica de fondo (CMB)Expansión acelerada del universoMateria visibleModelación científica
¿Te fue útil esta página?

Figuras de la página (1)

Escalera metacognitiva de cuatro peldaños numerados 1 a 4 con un cohete y una flecha ascendente: 1 ¿Qué he aprendido? 2 ¿Cómo lo he aprendido? 3 ¿Para qué me ha servido? 4 ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?
Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo influye la energía oscura en la expansión del universo?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué es el modelo Lambda CDM y qué componentes representa?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué materiales se usan para representar la radiación cósmica de fondo en una maqueta?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • • Nociones de gravitación y expansión del universo
  • • Modelo Big Bang
  • • Trabajo con materiales de manualidades y tarjetas informativas
Siguiente tema sugerido
Actividades de cierre y evaluación del bloque de cosmología (pág. 264)
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1914 caracteres

A que no te atreves

Tema: Modelo Atómico - Construcción de Maqueta Interactiva

Desafío: el desafío consiste en crear una representación visual del Modelo Estándar del Universo, con énfasis en la energía oscura y la radiación cósmica de fondo (Lambda CDM). La tarea es diseñar una maqueta o presentación que ilustre estos conceptos clave y cómo contribuyen a nuestra comprensión de la estructura y evolución del universo.

Apoyo:

Materiales:

e Bolas de diferentes tamaños y colores.

e Plataforma base.

e Luz LED o material fosforescente.

e Tarjetas informativas

Orientaciones Paso a Paso:

e Utilizo bolas de colores para representar la materia visible en el universo, como estrellas, planetas y galaxias. Luego, dispongo las bolas en una parte de la maqueta para simbolizar la materia que podemos observar directamente.

e Incorporación de Energía Oscura (Lambda): Integro una fuente de luz LED o un material fosforescente para representar la energía oscura (Lambda) que impulsa la expansión acelerada del universo.

e Radiación Cósmica de Fondo: Utilizo bolas pequeñas y uniformemente distribuidas para simbolizar la radiación cósmica de fondo.

e Coloco estas bolas en varias capas para indicar la presencia constante de esta radiación en todo el universo.

e Etiquetas Informativas: Añado tarjetas informativas que describan cada componente y su función en el Modelo Estándar del Universo.

e Incluyo información sobre cómo la energía oscura y la radiación cósmica de fondo afectan la expansión y estructura del universo.

Reflexión: reflexiono sobre ¿Cómo influye la energía oscura en la expansión del universo? Discuto con mis compañeros sobre las interpretaciones y conexiones que cada uno ha hecho, resaltando la complejidad y fascinación del cosmos.

(/ METACOGNICION )

¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?

¿Para qué me ha servido? ¿Cómo lo he aprendido?

¿Qué he aprendido?

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