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<Search><pages Count="27"><page Index="1"><![CDATA[3



                                                                                                                            BG

                          Comunicacional                                         Socioemocional
                                                                                                                                                                                                                                         3      GB
                                             Digital                 Matemática












                                                    COMPETENCIAS





                                                     INSERCIONES
                                                    CURRICULARES                                                                                                                                                                                 Física




                                                                                                                            Física








                                          Educación                    Cívica, Ética
                                        Socioemocional                 e Integridad

                            Desarrollo                 Seguridad Vial                Educación
                            Sostenible                  y Movilidad                  Financiera
                                                         Sostenible

























                   Contacto: 098 747 9990
               Correo: distribuidora_ra@hotmail.com
                Guayaquil: CC Albán Borja, Local 88]]></page><page Index="2"><![CDATA[UNIDAD
                       TEMÁTICA
                         6                Física de partículas






                      De entre todas las cosas increíbles que ha logrado el ser humano, la física de partículas es una de las más
                      asombrosas. Así es: cuando Demócrito, hace unos 2 400 años, pensó en “qué pasaría si” se divide una
                      manzana en dos, y cada mitad en dos y así, sucesivamente, su pregunta era imposible de responder.
                      ¿Hasta dónde se puede llegar?, ¿cuáles son las partes constituyentes más pequeñas de la materia? Sobre
                      este antiguo gran misterio, acerca de lo abismalmente pequeño es que hablaremos en esta unidad.































































                 ©Shutterstock



               124
               124   Física
               124
                         a
                     Físic
                     3.º BG
                     3.º BG
                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   124                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   124]]></page><page Index="3"><![CDATA[Acelerador de partículas del CERN. Estas gigantescas
                                                                         estructuras nos permiten inmiscuirnos en las profundi-
                                                                         dades del átomo.




                                                                         Observa y recuerda


                                                                         •  ¿Por qué se necesitan aparatos tan grandes para
                                                                            acelerar cosas tan pequeñas?
                                                                         •  ¿Los campos electromagnéticos pueden ser usa-
                                                                            dos para guiar el movimiento de partículas car-
                                                                            gadas? ¿La aceleración de dichas partículas está
                                                                            relacionada con la magnitud de aquellos campos?


                                                                         ¿Qué aprenderemos?








                                                                                             Física de
                         Educación                                                          partículas
                         financiera
                    Física y profesiones                             ©Shutterstock
                                                                              Interacciones
                    Ingeniería nuclear                                     fundamentales de la             El campo
                                                                                                           de Higgs
                    Este profesional aplica los principios de la física ató-   naturaleza
                    mica para diseñar, operar y mejorar sistemas relacio-
                    nados con la energía nuclear. Su trabajo abarca
                    desde la generación de electricidad en centrales nu-       Estructura                  Bosón de
                    cleares hasta aplicaciones médicas (como radiotera-        del átomo                    Higgs
                    pia), industriales o de investigación.
                                                                                              Modelo
                    Funciones clave: operar reactores nucleares de for-                      estándar
                    ma segura y eficiente, gestionar combustible nuclear                    y partículas
                    y residuos radiactivos, desarrollar tecnologías para                   fundamentales
                    fusión nuclear o reactores avanzados, aplicar radia-
                    ciones en medicina (diagnóstico por imágenes) o
                    agricultura (conservación de alimentos).                                 Fermiones
                    Si te sientes fascinado por la física de partículas, pue-
                    des dedicarte a esta carrera; aunque para ello, debe-                     Bosones
                    rás salir del país.


                    Universidades que ofertan la carrera: En Latinoamérica,
                    esta carrera se estudia en el Instituto Balseiro de Argentina,
                    Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM ( México), Insti-
                    tuto de Física de la Universidad de São Paulo, entre otros.
                    lynk.ec/13fsc25
                    lynk.ec/13fsc26


                                                                                                                 125
                                                                                                           Físic a  125
                                                                                                           Física
                                                                                                           3.º BG
                                                                                                           3.º BG


                                                                                                                     4/8/25   14:42
         Fis 3 U6 BG Cultiva.indd   125
         Fis 3 U6 BG Cultiva.indd   125                                                                              4/8/25   14:42]]></page><page Index="4"><![CDATA[1                      Interacciones fundamentales


                                         de la naturaleza



               DUA. Representación

                                         A las formas de interacción que tienen entre sí la materia y las partículas se las deno-
                    Saberes previos
                                         mina fuerzas o interacciones fundamentales. Existen cuatro fuerzas fundamentales.
               Los protones y neutrones,   Los seres humanos logramos percibir dos de ellas:
                  ¿tienen partículas aún
                       más pequeñas?         Interacción gravitatoria o fuerza gravitatoria.



                                             Interacción electromagnética o fuerza electromagnética.
                        Educación
                        financiera

                El marco de aplicación de   Las otras dos son las fuerzas nucleares, que se producen a nivel del núcleo atómico
               la teoría cuántica se limita,   y son:
                casi exclusivamente, a los
                       niveles atómico,
                  subatómico y nuclear.      Interacción nuclear fuerte o fuerza nuclear fuerte.
                   Pero también lo es en
                  otros ámbitos, como la
                  electrónica (diseño de     Interacción nuclear débil o fuerza nuclear débil.
                           transistores,
               microprocesadores y todo
                   tipo de componentes
                 electrónicos), en la física
                   de nuevos materiales   Para explicar las interac-
                      (semiconductores    ciones nucleares funda-
               y superconductores), en la   mentales, hay que
               física de altas energías, en   introducirse en el átomo
                          el diseño de
                instrumentación médica   y conocer su estructura y
                 (láseres, tomógrafos), en   el comportamiento de
                      la criptografía y la   sus partículas. Un átomo
                computación cuánticas, y   está compuesto por un
                en la cosmología teórica   núcleo, el cual contiene
                 del universo temprano.                                 Fuerza nuclear débil   Fuerza gravitatoria
                                         neutrones y protones (a
                                         los que se les denomina
                                         nucleones). Estas partícu-
                                         las tienen una carga
                                         positiva y neutra,
                                         respectivamente.
                                         Para mantenerse unidas
                                         estas partículas en el        Fuerza electomagnética  Fuerza nuclear fuerte  ©Shutterstock
               ©Shutterstock             núcleo, sin saltar ni
                                         repelerse (los protones
                                         por ser carga positiva se repelen entre sí), existe una fuerza denominada interacción
                                         nuclear fuerte, la cual se mide en gluones. De esta manera, se permite que el núcleo
               Electrónica, microprocesadores.
                                         se mantenga estable. La fuerza nuclear fuerte es la fuente de energía del Sol.
                  ¿Por qué los países más   Los protones y neutrones, a su vez, están formados por partículas más pequeñas, lla-
               ricos del mundo son los que
                        poseen ciencia y   madas quarks, que nunca se podrán ver por su ínfimo tamaño, pero la tecnología
                    tecnología, antes que   permite demostrar su existencia.
                     recursos naturales?



               126   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   126                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   126]]></page><page Index="5"><![CDATA[DUA. Representación


                  Estructura de un átomo                                                              Comunicacional

                                                 Fuerza electromagnética                         Las ciencias físicas, en el
                                                 (intercambio de fotones)                        Ecuador, apenas
                       Fuerza nuclear fuerte                                                     empiezan a desarrollarse,
                     (intercambio de gluones)                                                    y sin embargo, ya existen
                                                         Electrones (–)                          aplicaciones de la física
                                                        carga negativa                           cuántica en tecnologías
                                                                                                 como televisores,
                                                                                                 teléfonos celulares,
                        Bosón                                                                    controles remotos,
                                                                                                 puertas automáticas y
                                                (+)  (+)                                         otros artefactos.
                       Protón (+)                          (0)       Interacción nuclear débil
                      carga positiva         (+)  (+)   (+)
                                                                     (intercambio de bosones
                                                                               –
                                                                            +
                                                                                   0
                                                (+)   (+)   (+)           N , W  y Z )
                                    –                             –                                                    ©Shutterstock
                                                                                                 Organicen una mesa
                                                                                                 redonda acerca de qué
                                  Fotón
                                                                  Neutrones (+ –)                hacer para que el Ecuador
                                                                   carga neutra                  desarrolle ciencia y
                                                 Quarks
                                               protón tiene                                      tecnología.
                                               3 quarks:
                                               + 1  +  + 1  +  – 1  (carga eléctrica)                   Cívica
                  ©CERN, www.home.cern/        carga   3  carga                                  Así como existen
                                              +
                                               3
                                                       3
                                                       1
                                                 2
                                                 3
                                                       3
                                                                                                 interacciones con las
                                              eléctrica eléctrica
                                              positiva negativa                                  partículas subatómicas,
                                                                                                 que las mantienen unidas;
                                                                                                 también en las
                  Figura 6.1. En el núcleo de un átomo se encuentra su mayor masa. Esto quiere decir que los electrones
                  que se encuentran a su alrededor son sumamente pequeños en relación con este. Respecto del   comunidades indígenas
                  átomo, el núcleo es sumamente pequeño. Así, por ejemplo, si el núcleo midiese 10 cm, el átomo   existen elementos
                  mediría 10 km.                                                                 culturales que promueven
                                                                                                 una unidad y generan un
                  Como es sabido, los electrones –ya sea que giren alrededor del núcleo o que salten   sentido de identidad. Por
                  entre niveles energéticos– se mantienen dentro de una esfera de movimiento, debi-  ejemplo: los rituales, las
                  do a la existencia de otra fuerza fundamental que atrae los electrones a su núcleo,   tradiciones, la literatura
                  denominada interacción electromagnética. Se da esta dinámica porque el núcleo   oral, etc.
                  tiene carga positiva y el electrón, negativa.

                  La interacción electromagnética es una fuerza que actúa sobre partículas con carga
                  eléctrica: actúa de manera repulsiva entre cargas iguales, y de manera atractiva entre       Comunicacional
                  cargas de signos opuestos. Al igual que la interacción gravitatoria, es de largo alcan-
                  ce, pero mucho más intensa.                                                    gluón. Partícula
                                                                                                 fundamental que permite
                  Esta fuerza es la que provoca los procesos químicos y biológicos en la naturaleza;   la interacción entre los
                  es decir, es la causante de la vida. Se encarga, como lo habíamos dicho, de que los   quarks.
                  electrones orbiten alrededor del núcleo. La partícula intercambiada en este proce-
                  so es el fotón.


                                                                                                           Física  127
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   127
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   127                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="6"><![CDATA[DUA. Representación

                                         La interacción nuclear débil es la responsable de la desintegración radioactiva, gra-
                                         cias a la cual se formaron los elementos en las estrellas y el universo.
                 Interdisciplinariedad
                                         Existen algunos átomos que no tienen una configuración de estabilidad. Por ejem-
                      Física y Química   plo, núcleos con demasiados protones o neutrones son inestables o radiactivos; su
                  Un núcleo inestable se   tendencia es estabilizarse eliminando partículas; es decir que mediante interacción
                     desintegra y en ese   débil, pueden desintegrarse. Las partículas intercambiadas en este tipo de interac-
                proceso emite radiación.  ción son los bosones.

                                         La eliminación o desintegración de partículas es un tipo de radiación que va de
                                         acuerdo con la clase de partículas emitidas. Estas radiaciones se clasifican en alfa,
                                         beta y gama.






                 ©Pixabay






                       Comunicacional


               bosón. Es uno de los tipos
                 básicos de las partículas
                     fundamentales. Su
                nombre lo dio Paul Dirac,
                      en honor al físico
                   Satyendra Nath Bose
                      (India 1894-1974).   Figura 6.2. Las fuerzas fundamentales de la naturaleza, en donde las flechas en color rojo indican la
                                         interacción.
                 teoría de la relatividad.
                  “La relatividad general   La interacción gravitatoria es la fuerza más débil de las cuatro fuerzas fundamenta-
                  combina la dimensión   les de la naturaleza, pero, a su vez, es la de más largo alcance; actúa sobre todos los
                   temporal con las tres   elementos del universo. Esta interacción es percibida por el ser humano a través de
                 dimensiones espaciales
                   para formar lo que se   los sentidos y ha sido investigada por muchos científicos desde hace aproximada-
                llama espacio-tiempo. La   mente 300 años a. C., sin que nadie llegara a entender por qué ocurría este fenóme-
                    teoría incorpora los   no. Finalmente, fue Einstein quien desarrolló la teoría general de la relatividad y con
                  efectos de la gravedad,   ella explicó esta fuerza gravitatoria. Para los cuerpos grandes, las fuerzas gravitatorias
                      afirmando que la   son significativas y pueden ejercer dominio sobre todas las demás fuerzas.
                distribución de materia y
                  energía en el universo
                 deforma y distorsiona el
                     espacio-tiempo, de
                   manera que ya no es
                     plano. Los objetos
                   intentan moverse en
                trayectorias rectilíneas en
                 el espacio-tiempo, pero
                        como este está
                        deformado, sus
                    trayectorias parecen                                                                            ©Shutterstock
                   curvadas: se mueven
                     como si estuvieran
                 afectadas por un campo
                  gravitatorio” (Hawking,    Representación de la gravedad: la masa más grande distorsiona el espacio-tiempo, y los objetos de
                               2001).    menor masa se mueven como si estuvieran afectados por un campo gravitatorio.

               128   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   128                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   128]]></page><page Index="7"><![CDATA[DUA
                  Evaluación formativa                                                        Acción y expresión




                  1.  ¿Qué partículas componen un átomo?

                      ______________________________________________________________________________
                      ______________________________________________________________________________
                  2.  Determina si es verdadero (V) o falso (F) y por qué.
                       a)  ¿La interacción electromagnética es la responsable de la vida en nuestro planeta?




                       b)  ¿Los nucleones tienen carga negativa?



                       c)  ¿La interacción nuclear débil es la responsable de la radiactividad?

                         ____________________________________________________________________________________________________
                         ____________________________________________________________________________________________________

                       d)  ¿La interacción nuclear fuerte es de largo alcance?

                         ____________________________________________________________________________________________________
                         ____________________________________________________________________________________________________



                    Indaguemos

                  3.  Consulta y anota la característica más importante o un ejemplo de interacción   Claves para indagar
                      que se asocie a cada una de las cuatro fuerzas fundamentales entre las partículas
                      subatómicas.                                                               Cuando investigues,
                                                                                                 procura sintetizar la
                      ______________________________________________________________________________
                                                                                                 información que tienes a
                      ______________________________________________________________________________  tu alcance, resalta lo más
                      ______________________________________________________________________________  importante y toma lo que
                                                                                                 necesites. En tu mente
                      ______________________________________________________________________________  explica lo que
                                                                                                 comprendiste y elabora
                  4.  Lee cada enunciado y, luego, analiza si es verdadero o falso.              ejemplos para que la
                                                                                                 información se almacene
                      a)  La fuerza nuclear débil se mide en gluones.                            en tu memoria.
                       b)  La interacción nuclear débil es la responsable de la
                          desintegración radioactiva, gracias a la cual se formaron
                          los elementos en las estrellas y el universo.
                                                                                               Necesidades educativas
                      c)  La fuerza nuclear fuerte es la fuente de energía del Sol.
                                                                                                 El proceso de aprendizaje
                                                                                                 no debe ser una carrera
                    Actividad cooperativa                                                        de velocidad. Cada
                                                                                                 persona tiene su propio
                  5.  Reúnanse en grupos de cuatro, y en un pliego de cartulina hagan un mapa    ritmo y debemos
                      mental de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.  Apóyense  con   respetarlo.
                      recortes, gráficos, información extraída de Internet, etc.



                                                                                                           Física  129
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   129
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   129                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="8"><![CDATA[2                      Modelo estándar


                                         y partículas fundamentales



               DUA. Representación

                                         El modelo estándar es la mejor teoría desarrollada sobre la constitución de la mate-
                    Saberes previos
                                         ria. Intenta describir las relaciones de las fuerzas de la naturaleza (interacciones fun-
                  Existen partículas más   damentales a excepción de la gravedad) con la materia, mediante las partículas
                 pequeñas que el átomo,   fundamentales.
                   pero ¿sabías que hay   El modelo estándar clasifica a las partículas en grupos, según sus propiedades.
                partículas fundamentales
                        que ni siquiera   Este modelo, pese a ser muy sólido desde el punto de vista técnico, metodológico y
                  pertenecen al átomo?   científico, no se encuentra completo debido a que no incluye a la fuerza de la
                                         gravedad.
                                         Como vemos en la Figura 6.3., tenemos tres tipos de neutrinos: electrónico, muónico
                                         y tauónico, que no poseen carga y su masa es prácticamente nula o insignificante.
                                         Pueden pasar de un tipo de neutrino a otro de un modo un tanto aleatorio. A este
                       Comunicacional    fenómeno se le conoce como ‘oscilación de neutrinos’.


                      espín. Propiedad
               intrínseca de las partículas
                    fundamentales, que
                   puede ser visualizada          Tres generaciones de las partículas
               como su “rotación interna”                        (fermiones)
               cuántica (aunque no giren
                       físicamente). Los          I            II          III
               electrones y quarks tienen
                   espín semientero (½,
                      ³⁄₂…), mientras los            u            c            t             g             H
                   bosones tienen espín
                        entero (1, 2…).            up       charm         top            gluón      Bosón de Higgs




                                                     d            s            b             γ
                                                down        strange       bottom         fotón
                        Socioemocional


                La materia se construye a
                      partir de muchos               e                         τ             Z
                   componentes que se
                 articulan para formar un       electrón    muón          tau            bosón Z
                  sistema integrado. Del
                  mismo modo, nuestra
                   sociedad y todos sus
                 componentes deberían
                     trabajar de manera              νe          ν            ντ             W
                sistémica para conseguir        neutrino     neutrino     neutrino     bosón W
                     beneficios sociales.      electrónico   muónico     tauóniaco
               ¿Qué acciones ciudadanas
                se deberían implementar
                       para trabajar por
                        el bien común?
                                         Figura 6.3. Esquema de las partículas fundamentales y su organización respecto de la materia




               130   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   130
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   130                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="9"><![CDATA[DUA. Representación

                  En el cuadro que se presenta a continuación, en la Figura 6.4. se han esquematizado
                  las partículas de la materia, sus relaciones y funcionamiento, para tener un mejor en-
                  tendimiento de cómo son y cómo se comportan.




                                                           Materia




                                                        constituida por:
                               Átomos                                                Partículas


                                                          Relaciones
                            fermiones (partículas                                 bosones
                              subatómicas de                                (partículas portadoras de
                            masa = 0) espín = 1/2                               fuerza) espín = 1





                    leptones (no    hadrones (núcleo        gluón        fotón       bosón Z , W , W -  bosón de
                                                                                            0
                                                                                               +
                   necesariamente   del átomo constituido   (mediador   (medidor     (mediadores de la   Higgs
                    se encuentran     por protones          de las     de la fuerza   interacción nuclear   (da la masa
                    en el átomo)      y neutrones)       interacciones   electro-   débil entre: ‘sabores’   a las
                                                         fuertes entre   magnética)  de quarks y leptones)  partículas)
                                                           quarks)


                          bariones        mesones
                                       (comportamiento
                          (protones
                         neutrones)       de bosón)



                                                                                       gravitón
                                                                                    (partícula aún no
                         electrón   muón     tauón                                  descubierta que
                                                                                correspondería a la fuerza
                                                                                     de la gravedad)

                          neutrino
                         electrónico


                          neutrino                                         antiquark                  Comunicacional
                          muónico
                                                quarks
                                                                                                 Un organizador gráfico
                          neutrino          (presentes en los                                    te permite sintetizar
                         tautónico              protones                                         información y es una
                                              y neutrones)                                       herramienta para
                                                                                                 comunicar conceptos.



                  Figura 6.4.



                                                                                                           Física  131
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   131
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   131                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="10"><![CDATA[DUA. Representación

                                         La materia está constituida por átomos
                       Comunicacional
                                         y otras partículas
                      sabor. Existe otra
                característica, además de   Las partículas se clasifican en dos grandes grupos: los fermiones y los bosones. Los
               la masa y la carga, a la que   primeros son las partículas que construyen la materia y, los segundos son los que
                  los físicos han llamado   transportan y movilizan a las partículas mediante las fuerzas de la naturaleza.
                ‘sabor’. Esta característica
                       no es parte de la   Los fermiones se dividen en leptones y hadrones.
                percepción humana y no
                  tiene ninguna relación   Los leptones son un bloque para la construcción de la materia, aunque no precisa-
                con el sentido del gusto.   mente se encuentren en el átomo. Hay seis leptones, tres de ellos con carga negati-
               Se trata de una propiedad   va: el electrón (e), el muón y el tau, que son electrones de mayor masa. Están además
                que tienen los seis quarks   los otros tres leptones llamados neutrinos: electrónico, muónico y tauónico, sin car-
               (top, down, strange, charm,   ga y con masa mucho menor. Hay un neutrino para cada leptón de carga
                  top y bottom) y que los
                 físicos, al tratar de darle   negativa. Para cada leptón hay un antileptón de igual masa y carga opuesta.
                  una caracterización, la   Los hadrones, por otro lado, son partículas subatómicas regidas por la interacción
                llamaron ‘sabor’. Se cuenta
                 que Murray Gell-Mann y   fuerte; se clasifican en bariones y mesones. Un ejemplo de los primeros son los pro-
                  Harald Fritzsch, al pasar   tones y neutrones, compuestos por quarks, que son partículas fundamentales de es-
                 por una heladería, vieron   pín ½ (únicas partículas que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales). En
                    el anuncio de sus 31   cambio los mesones tienen comportamiento de bosones y explican cómo perma-
               sabores, y de ahí sacaron el   necen unidos los protones y neutrones al núcleo.
                        término ‘sabor’.
               relacionado con los quarks.  Los bosones son las partículas que se encargan de transportar las fuerzas funda-
                                         mentales y son además los mediadores de las interacciones. Es decir, por medio de
                                         ellos se produce la interacción.
                                         Los bosones se clasifican en: gluones, que son aquellos que trabajan con las inte-
                                         racciones fuertes, y se encargan de mantener en el protón a los quarks unidos en-
                                         tre sí. Fotones, que son los mediadores de la fuerza electromagnética, es decir, son
                                         las partículas que –por ejemplo entre dos imanes– provocan que estos se unan o
                                         se separen.

                                                                                          Los  bosones Z y  W,  que
                                                                                          median la interacción nu-
                                     Fuertes        d                                     clear débil y se encargan de
                                               u            c                             cambiar el  sabor de otras
                                                                                          partículas quarks y leptones;
                 Electromagnéticos                     s            t                     estos bosones son respon-
                                         e                    b     Quarks                sables de las desintegracio-
                   Débiles                                            Leptones            nes radiactivas. También se
                                    V                    T                                encuentra el  bosón de
                                      e                                     Leptones      Higgs, al que lo han llama-
                                             V
                                                                                          do “la partícula de Dios”, y
                                                       V
                                                         T                                que explica el origen de la
                                                                                          masa de las partículas. Y fi-
                                                                                          nalmente se ha incluido el
                                                                                          gravitón, que es una partí-
                                                                                          cula  deducida  por  la física
                                                                                          cuántica, cuyo descubri-
                                                                                          miento aún no se ha logra-
                                                                                          do, pero de cuya existencia
               Figura 6.5. Distribución de partículas elementales por acción de las interacciones.
                                                                                          se tienen presunciones.



               132   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   132
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   132                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="11"><![CDATA[DUA
                  Evaluación formativa                                                        Acción y expresión




                  1.  ¿Son los protones y los neutrones partículas elementales? Argumenta tu respuesta.


                       _____________________________________________________________________________________________________
                       _____________________________________________________________________________________________________


                  2.  Describe el trabajo que realizan los bosones.

                       _____________________________________________________________________________________________________
                       _____________________________________________________________________________________________________


                    Indaguemos
                                                                                                 Claves para indagar
                  3.  Analiza e interpreta cada elemento del cuadro y la relación existente entre ellos.
                                                                                                 Cuando te presenten
                                     Tres generaciones de las partículas                         tablas o diagramas
                                               (fermiones)                                       elaborados, observa cada
                                     I        II       III                                       elemento con atención,
                                                                                                 sea este un número, un
                                       u        c        t          g         H                  nombre, un símbolo o un
                                                                                                 color, ya que existen
                                     up     charm     top        gluón   Bosón de Higgs          interrelaciones que te
                                                                                                 sugerirán una explicación.

                                       d        s        b          γ
                                    down    strange   bottom     fotón




                                       e                 τ          Z
                                    electrón  muón    tau        bosón Z



                                       νe       ν        ντ        W
                                    neutrino  neutrino  neutrino  bosón W
                                   electrónico  muónico  tauóniaco

                  4.  Lee y analiza la veracidad de este enunciado.
                      El modelo estándar es la mejor teoría desarrollada sobre la constitución de la
                      materia. Intenta describir las relaciones de las cuatro fuerzas de la naturaleza con la
                      materia, mediante las partículas fundamentales.
                      ______________________________________________________________________________
                      ______________________________________________________________________________
                                                                                               Necesidades educativas
                    Actividad cooperativa                                                        Sin importar las
                  5.  Con base en lo aprendido, discutan sobre el modelo estándar y reconozcan   diferencias o similitudes
                                                                                                 que podamos tener unos
                      que explica todo lo que se observa hasta ahora en el universo, excluyendo a la   con otros, es fundamental
                      gravedad, la materia oscura y la energía oscura. Expongan.                 facilitar la inclusión social
                                                                                                 y evitar el aislamiento.


                                                                                                           Física  133
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   133
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   133                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="12"><![CDATA[3                      El campo de Higgs







               DUA. Representación

                                         Hace 13 700 millones de años, cuando el universo tenía una muy alta densidad, ocu-
                    Saberes previos
                                         rrió el Big Bang, y comenzó a expandirse a altísimas velocidades. Entonces ocurrió
                      ¿Son los bosones   que una billonésima de segundo después y antes de que apareciera la materia, todo
                   partículas portadoras    se condensó y se formó una gran ‘sopa’ a la que se le denomina ‘el campo de Higgs’.
                            de fuerza?   Este es como un gran océano que lo cubre y rellena todo y sus moléculas son repre-
                                         sentadas por los bosones de Higgs.





                 Interdisciplinariedad

                      Física y Filosofía
                La materia-energía no se
               crea ni se destruye, solo se
                  transforma. Este es un
                 enunciado que también
                se aplica al concepto del
                bosón de Higgs y explica
                 que la materia se puede
                    convertir en energía
                           y viceversa.











                  Indaga y responde: ¿por
               qué es importante el bosón
                             de Higgs?
                                        ©Shutterstock





                        Digital          La interacción con el campo de Higgs da masa a las partículas subatómicas como quarks y electrones.
                                         Cuanto más interactúan, más pesados se vuelven. Los fotones sin interacción quedan sin masa.

                      Observa el video:  En 1964, el científico Peter Higgs (Reino Unido, 1929-2024) basándose en el trabajo de
                        lynk.ec/13fsc27  la ruptura de la simetría en la teoría electrodébil del científico Yoichiro Nambu (Japón,
                                         1921-2015), propuso combinar la ruptura espontánea con las teorías de Gauge. Dos
                                         científicos más, de manera independiente, habían estudiado la misma idea de Higgs y
                                         hallaron teóricamente la existencia de una nueva partícula como consecuencia de la
                                         ruptura espontánea de simetría, a la cual se la denominó ‘el bosón de Higgs’.

                                         El 4 de julio de 2012, en el CERN (laboratorio europeo de física de partículas elemen-
                   Comparte en clase las   tales), con la ayuda del acelerador de partículas, se halló el bosón de Higgs, pero los
                        observaciones y   científicos dejaron en estudio esta partícula antes de declararla como tal. En 2015,
               comentarios sobre el video.
                                         los científicos explicaron que esta partícula es el bosón de Higgs por su comporta-
                                         miento característico.



               134   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   134
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   134                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="13"><![CDATA[DUA. Representación

                  No nos adentraremos en la teoría de la ruptura de simetría, pero cabe señalar que
                  existe un ejemplo muy sencillo que prácticamente la describe: si tomamos un lápiz
                  totalmente simétrico, es decir, que mantiene el equilibrio sobre su punta, sabemos
                  que al soltarlo se vuelve inestable, de tal manera que termina cayéndose hacia cual-
                  quiera de sus lados, siendo en ese preciso momento que se rompe dicha simetría.     Educación
                                                                                                      financiera
                  En términos cuánticos, la ruptura espontánea de la simetría crea una cantidad física
                  que indica cómo se produjo la ruptura, y a esta cantidad se la llama el ‘campo de   Aplicaciones de la física
                  Higgs’.                                                                        cuántica
                  Los científicos vieron que en la interacción nuclear débil se intercambiaban dos par-  La teletransportación de
                  tículas, el bosón W y el Z con masa; y que en la fuerza electromagnética se intercam-  los estados cuánticos
                  biaban fotones sin masa.                                                       (qubits, o bit cuántico) es
                                                                                                 una de las aplicaciones
                  Así, se descubrió que los bosones de Higgs son los encargados de dar masa a otras   más innovadoras de la
                  partículas. La importancia de esta teoría es que explica cómo se forma la masa, me-  probabilidad cuántica.
                  canismo que Einstein nunca pudo explicar.                                      En 2001, un equipo suizo
                                                                                                 logró teletransportar un
                  Ejemplo sobre el campo de Higgs                                                fotón una distancia de 2
                                                                                                 km. Posteriormente, uno
                  y su partícula fundamental                                                     austriaco logró hacerlo
                                                                                                 con un rayo de luz
                  Si uno mira un grupo de niños y niñas jugando a las cogidas en un parque, se pue-  (conjunto de fotones) a
                  de notar que se desplazan sin ningún problema. Pero si juegan el mismo juego   una distancia de 600 m.
                  dentro de una piscina, se observará que se desplazan con una resistencia provoca-  Lo último fue
                  da por el agua.                                                                teletransportar un átomo,
                                                                                                 que ya posee masa, a 5
                  En el primer caso, los niños y niñas representan las partículas desplazándose sin una   micras de distancia.
                  interacción en el campo de Higgs; en el segundo caso, el agua representa el campo
                  de Higgs, el cual produce una resistencia al movimiento de las partículas.
                  El bosón de Higgs es el causante de la existencia de la materia en el universo, de ahí
                  su gran importancia.






                                                                                                                      ©Shutterstock





                                                                                                 Imagina un
                                                                                                 emprendimiento del futuro
                                                                                                 con la aplicación de este
                                                                                                 descubrimiento.
                                                                                                 ¿Cómo sería?




                 ©Shutterstock




                  Representación de la formación del bosón de Higgs en el Big Bang.



                                                                                                           Física  135
                                                                                                           3.º BG





         FISICA 3 BG Cultiva.indb   135
                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   135                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="14"><![CDATA[DUA
               Evaluación formativa                                                          Acción y expresión




                                         1.  Según lo aprendido, responde: ¿cómo y cuándo se formó el campo de Higgs?


                                          ________________________________________________________________________________
                                          ________________________________________________________________________________
                                          ________________________________________________________________________________
                                          ________________________________________________________________________________
                                          ________________________________________________________________________________
                                          ________________________________________________________________________________
                                          ________________________________________________________________________________


                                         2.  ¿El bosón de Higgs se encuentra en el modelo estándar?, ¿sí o no y por qué?


                                          ________________________________________________________________________________
                                          ________________________________________________________________________________
                                          ________________________________________________________________________________


                                         3.  Realiza un análisis acerca de  la importancia  del  descubrimiento  del  bosón de
                                            Higgs.


                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________
                  __________________________________________________________________________________________________________



                                         4.  Analiza y decide si las afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). Justifica tu
                                            respuesta.
                                            a)  Einstein pudo explicar el mecanismo de la relatividad, pero no comprendía
                                                cómo se formaba la masa.

                                                __________________________________________________________________________



               136   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   136                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   136]]></page><page Index="15"><![CDATA[b)  Peter Higgs murió en 2012, por lo que no pudo recibir el Nobel de Física por
                         su descubrimiento.
                         __________________________________________________________________________
                      c)  Al boson de Higgs se lo denomina “partícula de Dios”, debido a que Peter
                         Higgs lo llamó así.
                         __________________________________________________________________________
                      d)  El campo de Higgs se postula como el que confiere la masa a los protones                     ©Shutterstock
                         y neutrones.
                         __________________________________________________________________________  Una parte del colisionador
                                                                                               de hadrones, acelerador
                      e)  Si  comparáramos  el  campo  de  Higgs  con  el  agua,  los  bosones  de  Higgs    de partículas donde se
                         corresponderían a las moléculas que la conforman.                     comprobó la existencia del
                                                                                               bosón de Higgs.
                         __________________________________________________________________________
                      f)  El trabajo de la ruptura de la asimetría en la teoría electrodébil perteneciente
                         a Einstein fue el paso previo a la predicción del campo de Higgs.
                         __________________________________________________________________________
                      g)  La interacción con el campo de Higgs da masa a las partículas subatómicas
                         como quarks y electrones. Cuanto más interactúan, más pesados se vuelven.
                         Los fotones sin interacción quedan sin masa.
                         __________________________________________________________________________
                      h)  En el modelo estándar, el bosón de Higgs es una partícula neutra para la
                         carga eléctrica.
                         __________________________________________________________________________
                  5.  Lee la información presentada en la infografía adjunta, titulada ‘Mecanismo y
                      campo de Higgs’. luego, transfórmala en un organizador gráfico.
                             Mecanismo
                              y campo         Campo de Higgs   Bosón de Higgs
                              de Higgs
                                                                                                 Claves para indagar
                                                                         Sin masa
                                    Fotón                                Alta                    Lee la información que
                                                                         energía                 encuentres al respecto de
                          Sin masa                                                               tu investigación, subraya y
                          Alta                                                                   toma notas de lo más
                          energía   Electrón                                                     relevante. A continuación
                                                                                                 realiza, con tus propias
                                                                                                 palabras, un resumen de
                                                                         Masa                    lo aprendido. Cita las
                                    Quark
                     Shutterstock                                        Baja                    fuentes de donde
                                                                                                 obtuviste la información.
                                                                         energía

                                                                                               Necesidades educativas
                    Indaguemos
                  6.  Escribe una biografía del científico que desarrolló la teoría de la ruptura de la   Uno de los obstáculos
                                                                                                 que enfrenta una persona
                      simetría.                                                                  con discapacidad es el
                                                                                                 miedo que la gente siente
                    Actividad cooperativa                                                        ante lo ‘diferente’. Es
                                                                                                 necesario perder ese
                  7.  En dúos, elaboren una infografía de la biografía del científico Peter Higgs.  temor y construir una
                                                                                                 sociedad sin prejuicios.

                                                                                                           Física  137
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   137
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   137                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="16"><![CDATA[DUA
              ¿Cómo se investiga en Física?                                                    Participación




                Modelo físico y prototipos




                 Un modelo es una representación abstracta, conceptual, gráfica, visual, física o ma-
                 temática de un fenómeno. Los modelos permiten estudiar aquello que no se pue-
                 de ver o manipular, ya sea por su tamaño real o por la dificultad de observarlo en
                 condiciones normales.
                 La idealización de un fenómeno de manera un poco más abstracta nos permite
                 generar, posteriormente, lo que se denomina prototipo.
                 Uno de los primeros modelos de física se generó con la teoría de la relatividad de
                 Galileo. Según Galileo, nuestra percepción del espacio estaría entorpecida por el                     ©Shutterstock
                 sistema de referencia que tomáramos.

                 Por ejemplo: si por un camino una chica corre, mientras otra persona está quieta, la
                 chica notará claramente que es ella la que se aproxima a la persona que está quie-
                 ta. Pero, si estuviésemos en un espacio vacío sin referencias, y dentro de ese espa-
                 cio solo hubiesen dos objetos, uno acercándose al otro, ¿cómo podríamos saber
                 cuál de ellos es el que se está aproximando hacia el otro? Esta idealización da como
                 conclusión que el espacio y sus componentes son relativos y que no existe nada
                 absoluto.

                 A finales del siglo XIX, Albert Michelson y Edward Morley demostraron que el mo-
                 delo de Galileo no estaba del todo en lo correcto. Mediante un prototipo (el inter-
                 ferómetro) demostraron científicamente que la luz es el único componente del
                 espacio que tiene velocidad absoluta. Es decir, si pudiésemos movernos a la veloci-
                 dad de la luz y disparásemos un haz de luz, este haz se movería respecto de noso-
                 tros y de cualquier observador también a la velocidad de la luz.
                 Un prototipo es una representación más concreta de lo
                 que queremos obtener, y se caracteriza por probar nuevas
                 ideas que generen de mejor manera las condiciones o ca-
                 racterísticas naturales de un fenómeno o un elemento. En
                 los prototipos se van probando mejoras, de acuerdo con
                 lo conceptualizado en modelos.
                 Por ejemplo, para diseñar los monoplazas de Fórmula 1, se
                 generan modelos que buscan mejorar el desempeño y
                 que permitan cambiar la aerodinámica del auto (por
                 ejemplo, probando fibra de vidrio, en lugar de  fibra de
                 carbono). Estos modelos se ponen a prueba mediante
                 programas de computadora y, posteriormente, en túneles
                 de viento, de lluvia, entre otros.                                                                    ©Shutterstock

                 En este enlace encontrarás más información acerca de la
                 relatividad de Galileo: lynk.ec/13fsc28              Modelo computacional de un auto de Fórmula 1.


               Taller

                En una cartulina esquematiza cómo sería para ti el modelo de un quark.


               138   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   138                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   138]]></page><page Index="17"><![CDATA[DUA
                     Cívica                                                                      Participación




                    Cómo nos beneficia la ciudadanía regional





                   ©Shutterstock  Libre circulación y residencia                    Acceso a educación









                                   Libre circulación y residencia                Libre circulación y residencia




                            Como ciudadanos regionales podemos viajar,    Tenemos derecho a acceder a educación
                            residir y trabajar en los países miembros sin   en cualquier país del bloque regional, con
                            trabas considerables.                         igualdad de oportunidades.

                                           Trabajo                                 Comercio sin barreras








                                   Libre circulación y residencia
                                                                                 Libre circulación y residencia



                            Podemos contar con igualdad de trato,         Se fortalecen los lazos comerciales entre
                            facilitando la movilidad laboral y el acceso a   los países del mismo bloque, lo que puede
                            derechos laborales básicos.                   generar oportunidades económicas y
                                                                          comerciales.
                                Coordinación política y social




                                                                   Los países coordinan políticas en áreas clave como
                                                                   energía, infraestructura, seguridad y desarrollo social.


                   ©Freepik




                  Taller

                  Indaga sobre los centros de investigación en física nuclear que existen en Latinoamérica, como el Instituto
                  Balseiro de Bariloche, Argentina. ¿Podrías acceder, como estudiante ecuatoriano, a dicho instituto?, ¿una mayor in-
                  tegración regional podría ayudarte en ese sentido?


                                                                                                           Física  139
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   139
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   139                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="18"><![CDATA[DUA
               Laboratorio 6                                                                  Participación



               El bosón de Higgs                                                             Materiales
                                                                                             Ingredientes para
                                                                                             la masa de pizza
               Objetivos generales
                                                                                             •   Dos y media tazas
               1.  Comprender, de manera didáctica, cómo se genera el bosón de Higgs.            de harina de trigo

               2.  Comprender que la colisión de dos protones produce un bosón de Higgs y la   •   Un paquete de
                   eliminación de partículas.                                                    levadura
               La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), a fin de conmemorar   •   Una cucharadita
               los cuatro años desde el descubrimiento del bosón de Higgs, preparó 400 pizzas    de azúcar blanca
               para todos los involucrados del centro de investigación. Un tipo era de carne y otro   •   Dos cucharaditas
               tipo era de vegetales, representando así la colisión de dos fotones y cuatro muones,   de aceite de oliva
               respectivamente. La idea nació cuando el chef Pierluigi Paolucci, mientras hablaba   •   Una cucharadita
               con Fernando Ferroni, presidente del Instituto Nacional de Física Nuclear, se percató   de sal
               de que el choque que genera la partícula parece una buena pizza.
                                                                                             •   Una taza de agua
                                                                                                 caliente
               Objetivo específico                                                           Ingredientes de la

               Preparar dos pizzas                                           Bosón de Higgs  pizza vegetariana,
               representativas, en las                                                       suficientes para
               que se relacionen los                                                         ocho porciones
               ingredientes con un                                                           de pizza
               choque de partículas.                                                         •   Queso mozarella
                                                                   Protones                  •   Espárragos (dos)
                                                                                           Shutterstock
               Procedimiento                                                                 •   Alcachofa
                                                                                             •   Pimiento verde
               1.  Calienten el horno a 220 °C.                                                  y rojo
               2.  Mezclen todos los ingredientes de la masa hasta que sea una masa consistente.  •   Tomate cherry
                                                                                                 (uno)
               3.  Agreguen los ingredientes, basándose en la forma del diagrama de la página
                   siguiente.                                                                Ingredientes de la
                                                                                             pizza con carne
               4.  Horneen de 8 a 10 minutos hasta que la masa esté crujiente.
                                                                                             •   Queso
               5.  Coloquen los nombres de las partículas sobre las pizzas (utilicen cartulinas    •   Espárragos (dos)
                   y marcadores para escribir).                                              •   Rodajas de jamón
               6.  Fotografíen ambas pizzas y péguenlas según el diagrama.                   •   Aceitunas negras
                                                                                             •   Rodajas de salami
                                                                                             •   Rodaja de chorizo
                                                                                                 (una)
                           Seguridad y recomendaciones


                  1.  Utiliza los mismos ingredientes que se te indican.
                  2.  Mantén la pizza en el horno el tiempo preciso para que quede bien cocinada. ¡No la quemes!
                  3.  Escribe, en pedazos pequeños de cartulina, los nombres de las partículas.

                  4.  Dibuja en las cartulinas flechas que representen la dirección del movimiento de las partículas.


               140   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     1/8/25   11:02
         Fis 3 U6 BG Cultiva.indd   140                                                                              1/8/25   11:02
         Fis 3 U6 BG Cultiva.indd   140]]></page><page Index="19"><![CDATA[DUA
                   Informe de laboratorio                                                        Participación




                                           Día de Pizza del Bosón de Higgs


                                                             en el CERN

                            ¿Qué está pasando en mi pizza de jamón y queso?  ¿Qué está pasando sobre mi pizza vegetariana?
                                                                                La colisión de dos espárragos (protón-protón)  1
                             La colisión de dos espárragos (protón-protón) produce  produce un jugoso bosón de Higgs  (tomates cherry)
                                                      1
                                                                                                 2
                              un picante bosón de Higgs  (chorizo) decayendo en   decayendo en cuatro pimientos de alta energía produciendo
                                            2
                            dos salamis de alta energía (fotones) 3  y una gran cantidad    una señal deliciosa de alcachofas en la cámara (muones)  3
                               4
                          de carga  (rebanadas de jamón) y partículas neutras  (aceitunas) 5  y una gran cantidad de partículas cargadas  (pimientos rojos y verdes)
                                                                                                 4
                      detectados en la pizza (detector)  totalmente cubiertos con sensores de mozarella.   detectados en la pizza (detector) enteramente cubiertos con sensores de mozarella.
                                       6
                                                                                       5











                              Espárragos      Chorizo        Salami           Espárragos     Tomate cherry  Alcachofa
                              Protón          Bosón de Higgs  Fotón           Protón         Bosón de Higgs  Muón

                              Jamón           Aceitunas      Queso            Pimiento       Queso
                              Partículas cargadas  Partículas neutras  Detector  Partículas cargadas  Detector
                                                         Original receta descubierta en Nápoles por Fernando Ferroni y Pierluigi Paolucci, INFN

                  Resultados                               Fuente: https://home.cern/about/updates/2016/07/make-your-own-higgs-boson-pizza

                  El campo de Higgs es un campo cuántico que se extiende por todo el espacio y se aco-
                  pla con distinta intensidad a las distintas partículas (si lo hace con más intensidad la par-
                  tícula tendrá una mayor masa).
                  El acoplamiento, la masa, viene dado por algo parecido a una fricción con el campo de
                  Higgs, por lo que las partículas más ligeras se moverían por este campo fácilmente mien-
                  tras que las más pesadas lo harán con mayor dificultad. Una forma de visualizarlo es ima-
                  ginar el campo de Higgs como una pizza y las partículas como los ingredientes. Partículas
                  más grandes sufren una mayor fricción, tendrán mayor masa. El mismo campo se puede
                  manifestar como una partícula.
                  El bosón de Higgs no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce
                  se desintegra casi instantáneamente, dando lugar a otras partículas elementales más
                  convencionales. Lo que se pueden ver son los rastros que esas otras partículas dejan en
                  detectores especializados.

                  Conclusiones

                  1.   ¿Cómo se genera el bosón de Higgs?
                  2.  ¿Qué se conoce hasta el momento de la masa del bosón de Higgs?




                                                                                                           Física  141
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   141
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   141                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="20"><![CDATA[DUA
                Aprendizaje Basado en Problemas                                                Participación





               Reúnanse en dúos para leer, trabajar y resolver el problema que se plantea a continuación.

               1.  Presentación y análisis de un problema
               Ecuador se encuentra siempre amenazado por la crisis
               energética,  debido  a  su  excesiva  dependencia  de  la
               energía hidroeléctrica, que representa más del 80 % de
               su matriz eléctrica. Esta vulnerabilidad se hace eviden-
               te en épocas de sequía, cuando los embalses reducen
               su caudal y el país sufre apagones y racionamientos
               que afectan a hogares, industrias y servicios esenciales.
               La falta de diversificación energética no solo arriesga la
               estabilidad del suministro, sino que también limita el
               desarrollo económico y aumenta la dependencia de
               costosas importaciones de combustibles fósiles.                                                      ©Shutterstock



                Problema: ¿Es viable la energía por fisión nuclear en el Ecuador?



               2.  Lluvia de ideas-hipótesis para resolverlo

               •   ¿Qué es la fisión nuclear y cómo se obtiene energía eléctrica de uso doméstico, a partir de ella?
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
               •   ¿Qué ventajas y desventajas presentaría la implementación de este tipo de energía en el Ecuador?

                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
               •   ¿De qué recursos (geográficos / naturales / humanos) dispone el país para implementar este tipo de tecnología?
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________

               •   ¿Cuáles son los desafíos que tendría que superar el Ecuador antes de ser capaz de producir energía nuclear?
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________

               3.  Aspectos que conocemos del problema                      Aspectos que no conocemos

                 ________________________________________________    ________________________________________________
                 ________________________________________________    ________________________________________________
                 ________________________________________________    ________________________________________________
                 ________________________________________________    ________________________________________________
                 ________________________________________________    ________________________________________________
                 ________________________________________________    ________________________________________________


               142   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   142                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   142]]></page><page Index="21"><![CDATA[4.  Aspectos por saber para resolver el problema (¿Qué debo investigar para contestar pasos 1 y 2?)

                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________


                 5.  Resultados de la indagación

                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________



                 6.  Propuesta de solución al problema

                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________
                    ____________________________________________________________________________________________________________




                 7.  Bibliografía/webgrafía
                    ___________________________________________________________________________________________________________
                    ___________________________________________________________________________________________________________
                    ___________________________________________________________________________________________________________
                    ___________________________________________________________________________________________________________



                                                                                                           Física  143
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   143
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   143                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="22"><![CDATA[DUA
                Evaluación sumativa                                                         Acción y expresión




               1.  Nombra las fuerzas fundamentales de la naturaleza y las partículas que las transmiten.

                   __________________________________________________________________________________________________________
               2.  El átomo está formado por un núcleo y por electrones que se encuentran alrededor. Escribe los nombres de
                   las partículas que conforman el núcleo. A su vez, ¿de qué partículas fundamentales están compuestas estas
                   partículas?

                   __________________________________________________________________________________________________________
               3.  ¿Qué describe el modelo estándar de la física de partículas?
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________

               4.  Contesta. ¿Por qué los protones y neutrones no son partículas elementales?
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________
               5.  Los dos tipos de partículas fundamentales que existen son los fermiones y los bosones. Define cada uno y da
                   ejemplos.
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________

               6.  ¿Qué es el bosón de Higgs?
                   ______________________________________________________________________________
                   ______________________________________________________________________________
               7.  ¿Qué es el campo de Higgs?

                   ______________________________________________________________________________
                    ______________________________________________________________________________
                    ______________________________________________________________________________                  ©Shutterstock
                   ______________________________________________________________________________
                   ______________________________________________________________________________
               8.  Investiga y haz un gráfico en el que se ubiquen los porcentajes de la materia ordinaria, materia oscura, energía
                   ordinaria y energía oscura en el universo.
                   __________________________________________________________________________________________________________
                   __________________________________________________________________________________________________________

















               144   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   144                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   144]]></page><page Index="23"><![CDATA[Coevaluación
                  9.  En dúos, hagan un mentefacto que resuma el modelo estándar de partículas.

                  10. Hay quien dice que los científicos solo creen en lo que ven. Sin embargo, ninguna de las partículas del modelo
                      estándar es directamente visible. Escribe tu opinión al respecto. ¿Sientes que la ciencia es algo negativo y
                      contrario a la fe?

                  11. Analiza las siguientes preguntas y responde.
                      a)  ¿Qué partículas conforman el modelo estándar de partículas y cuántas son?



                      b)  ¿Cómo se denomina a las partículas que no tienen carga en el modelo estándar?



                      c)  ¿Cuál de las 4 interacciones fundamentales es la de menor alcance?



                      d)  ¿La materia oscura tiene carga eléctrica?



                      e)  ¿Qué partículas componen un átomo?



                      f)  ¿Son los protones y los neutrones partículas elementales? Argumenta tu respuesta.
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                      g)  ¿Cómo y cuándo se formó el campo de Higgs?
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________
                      h)  ¿Qué es el bosón de Higgs?
                         _______________________________________________________________________________________________________
                         _______________________________________________________________________________________________________


                     Autoevaluación

                                     Contenido                    Siempre A veces Nunca          Metacognición
                   ¿Conozco, en términos generales, el modelo estándar de                  ¿Qué aprendiste en esta
                   partículas fundamentales?                                              unidad?
                                                                                          ¿Consideras que este
                   ¿Comprendo la composición de la materia y del átomo?
                                                                                          tema te fue de provecho?
                   ¿Reconozco la acción de las cuatro interacciones                       ¿Cómo podrías aplicar
                   fundamentales?                                                         este tema en tu vida?


                                                                                                           Física  145
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   145
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   145                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="24"><![CDATA[Bibliografía




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               146   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   146                                                                              28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   146]]></page><page Index="25"><![CDATA[¿Cómo se resuelven problemas?


                  Debes saber que la función de la educación no es acumular información en tu cabeza, sino darte las herramientas para
                  que aprendas a enfrentar y resolver problemas en tu vida, empleando la lógica y la creatividad.
                  A la resolución de problemas se le ha llamado, con razón, ‘la madre de todas las destrezas’, pues ahí es donde se concen-
                  tran todos los aprendizajes, habilidades y actitudes, que evidencian que tú, como estudiante, piensas por ti mismo
                  y estás en capacidad de enfrentar los problemas de cada día con éxito.


                  ¿Qué es un problema?
                  Un problema es una situación en la que una persona busca alcanzar una meta, pero su
                  consecución está bloqueada por algún obstáculo.
                  ¿Puede mejorar la capacidad de una persona para resolver problemas? La respuesta es sí,
                  existen métodos y técnicas que los expertos han utilizado y sistematizado para resolver
                  un problema; desde los niños más pequeños de preescolar hasta jóvenes universitarios.
                  ¡Pero no te sientas presionado con esto! La destreza de resolver problemas se aprende
                  con paciencia y esfuerzo, enfrentándose con tranquilidad a los diversos problemas, tra-
                  tando de sacar lecciones de los muchos fracasos iniciales, ajustando los procesos de
                  pensamiento.                                                                 George Pólya, investigador
                                                                                               húngaro (1887-1985).
                  Estrategias para resolver problemas

                  Fue George Pólya quien investigó acerca de cómo los estudiosos resolvían problemas. A pesar de que su libro: ‘How to
                  Solve It’, (‘Cómo resolver problemas’) fue escrito en 1957, sus conclusiones sirven aún hoy, a través de los 4 pasos que él
                  sintetizó para resolver problemas. Su modelo emplea preguntas que orientan la búsqueda y exploración de las alterna-
                  tivas de respuesta, con una situación inicial, una situación final desconocida y una serie de condiciones y restricciones
                  que definen la situación. Este modelo ha sido aplicado básicamente a la Matemática y a las ciencias experimentales
                  como Química y Física.

                  Paso 1. Comprender el problema
                      •   ¿Cuál es la pregunta? ¿Entiendes todo lo que se   •   ¿Cuáles  son  las  incógnitas?  (lo  que  buscamos)
                         plantea?                                           ¿Cuántas variables existen?
                      •   ¿Se puede replantear el problema con tus propias   •   ¿Sabes a qué quieres llegar?
                         palabras?                                       •   ¿Es este problema similar a algún otro que hayas
                      •   ¿Cuáles son los datos? (lo que conocemos) ¿Hay    resuelto antes?
                         suficiente información?                         •   ¿Qué forma de notación se ha implementado?
                      •   ¿Cuáles son las condiciones? ¿Es posible satisfacer   •   ¿Se puede hacer un esquema o diagrama del
                         las condiciones? ¿Son suficientes las condiciones   problema?
                         para determinar lo desconocido? ¿Hay redundan-  •   ¿Se puede simplificar el problema?
                         cias? ¿Hay contradicciones?

                  Paso 2. Trazar un plan
                      •   ¿Existen conexiones entre los datos            •   ¿Se puede plantear el problema de otra forma?
                         y la incógnita?                                 •   ¿Cómo vas a emplear la figura o diagrama para
                      •   ¿Este problema se parece a otro que ya resolviste?   orientar la solución?
                         ¿Puedes usar aquel procedimiento?               •   Supongamos que el problema ya está resuelto: ¿se
                      •   ¿Puede ayudar si resuelves una ecuación o utilizas   relaciona la situación de llegada con la de partida?
                         una fórmula? ¿Conocer un teorema o una regla,   •   ¿Se pueden probar algunos procedimientos
                         podría ser útil?                                   como ensayo-error, usar un modelo, resolver un
                                                                            problema equivalente o uno más simple?
                                                                                                           Física  147
                                                                                                           3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:15
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   147
         FISICA 3 BG Cultiva.indb   147                                                                              28/7/25   10:15]]></page><page Index="26"><![CDATA[•   Si no puedes resolver el problema, trata primero de   •   ¿Se usarán todos los datos y todas las condicio-
                      resolver otro relacionado con él. ¿Puedes imaginar   nes? ¿Has tomado en cuenta todos los conceptos
                      un problema parecido más accesible, más sencillo?   esenciales incluidos en el problema?
                      ¿Uno más general? ¿Uno más específico?

               Paso 3. Ejecutar el plan
                   •   Antes de hacer algo, piensa: ¿qué se consigue
                      con esto?
                   •   ¿Estás implementando la estrategia elegida para
                      solucionar el problema?, ¿vas a tener que tomar
                      un nuevo rumbo?
                   •   Si uno se fija en la posible solución, ¿parece lógi-
                      camente posible? ¿Se puede comprobar la solu-
                      ción?
                   •   ¿Hay algún otro modo de resolver el problema?
                   •   ¿Falta utilizar algún dato?
                   •   ¿Ya verificaste cada uno de los pasos de tu plan?
                      ¿Estas seguro de que cada uno está correcto?
                   •   Concédete un tiempo razonable para resolver el
                      problema. Si no tienes éxito, solicita una sugeren-
                      cia o haz el problema a un lado por un momento
                      (¡puede que se te prenda el foco cuando menos                                                 ©Shutterstock
                      lo esperes!).
                   •   Cuando se tropieza con alguna dificultad que nos   Los problemas de física se resuelven con un sólido conocimiento
                      deja bloqueados, se debe volver al principio, reor-  conceptual de la disciplina y un imprescindible dominio de la
                      denar las ideas y probar de nuevo.           matemática.


                   Paso 4. Mirar hacia atrás                          •   ¿Puedes comprobar la respuesta? ¿Puedes com-
                   •   ¿Ya leíste de nuevo el enunciado y comprobaste    probar los argumentos? ¿Puedes obtener el re-
                      que lo que se pedía es lo que has averiguado?      sultado por un camino diferente? ¿Puedes ‘ver’
                   •   ¿Es tu solución correcta? ¿Tu respuesta satisface   la respuesta de una sola mirada? ¿Puedes usar el
                      lo establecido en el problema?                     resultado o el procedimiento para resolver otro
                                                                         problema?
                   •   ¿Adviertes una solución más sencilla?


               Un ejemplo
               El siguiente ejemplo fue extraído de: lynk.ec/13fsc29

               Justo en la zona de Punta Escambrón ocurrió uno de los peores accidentes de derrame de combustible en la historia de
               Puerto Rico. Se cree que al menos 2 de los 9 tanques de la barcaza Morris J. Berman se rompieron en el impacto,
               comenzando a derramar parte de los 1,5 millones de galones de combustible que traía el buque. Estos 1,5 millones de
               galones caben en 125 camiones-tanque (de los que a diario se ven en la carretera). ¿Cuántos galones de combustible
               caben en cada camión-tanque? Resolución:
                   •   Comprender el problema: La cantidad de petró-  •   Llevar a cabo el plan: 1 500 000 : 125 = 12 000
                      leo en la barcaza es 1,5 millones de galones. Esta   galones
                      cantidad cabe en 125 camiones tanques. ¿Cuál es   •   Revisar: 12 000 × 125 = 1 500 000
                      la capacidad de cada camión-tanque?             •   Solución: En cada tanque caben aproximada-
                   •   Desarrollar un plan:  Voy a dividir 1,5 millones     mente 12 000 galones de combustible.
                      entre 125 camiones.

               148   Física
                     3.º BG





                                                                                                                     28/7/25   10:50
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