Planeamiento Física 11° Eje temático 3 Tema 2 (2025)
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Curso lectivo: 2025
Periodicidad:
Competencias generales
Ciudadanía responsable y solidaria ( )
Para la vida ( )
Para la empleabilidad digna ( x )
Tema 2: Teoría de la relatividad especial de Einstein
Criterio de evaluación
Describir los alcances de la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein en el contexto teórico y tecnológico de la sociedad actual.
Utilizar la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein para la solución de problemas.
Reconocer que la Teoría de la Relatividad de Einstein presenta implicaciones tecnológicas en la sociedad actual.
Estrategias de mediación
Focalización
La persona docente inicia la clase formulando preguntas abiertas para explorar los conocimientos previos del estudiantado sobre la relatividad. Les consulta qué recuerdan sobre la relatividad galileana estudiada en Física de décimo año, qué entienden por el término “relatividad” y si han escuchado hablar sobre la Teoría de la Relatividad de Einstein.
Con el fin de despertar su curiosidad y generar interés por el tema, plantea preguntas como:
• ¿Qué partículas o entidades se conocen que puedan viajar más rápido?
• ¿En qué medio viaja la luz más rápido? ¿Por qué su velocidad disminuye en otros medios?
• Si una persona enciende un foco dentro de un tren en movimiento, ¿la luz emitida viajará más rápido que la luz encendida por una persona que está en reposo?
•¿Por qué se considera que la relatividad de Einstein marcó un antes y un después en la historia de la física?
• ¿Han visto o escuchado alguna vez la ecuación E=mc²? ¿Qué creen que significa?
Durante este intercambio, la persona docente escucha atentamente las ideas del grupo, sin corregirlas de inmediato, ya que el objetivo es identificar conceptos previos, posibles concepciones erróneas y el nivel de familiaridad con el tema. Posteriormente, estas inquietudes y respuestas se retomarán y aclararán a lo largo del desarrollo del contenido.
Los estudiantes, en grupos de 3 o 4 personas, escanean los códigos QR en la entrada del tema, página 186; miran los videos, y contestan a las preguntas respectivas.
Exploración
En parejas, el estudiantado lee y comenta la biografía de Albert Einstein (ver Enlaces Eje temático 3). Durante la lectura, identifican los aspectos más relevantes de su vida, su contexto histórico y los aportes que realizó al desarrollo de la física moderna. Luego, elaboran un resumen en el que destaquen tres momentos clave en la vida de Einstein y expliquen brevemente cómo cada uno influyó en su pensamiento científico. La persona docente orienta la reflexión con preguntas como: “¿Qué obstáculos enfrentó Einstein para que sus ideas fueran aceptadas?”, “¿Por qué su teoría representó una ruptura con la física clásica?”, “¿Qué cualidades personales se destacan en su trayectoria como científico?”
En parejas, el estudiantado observa una animación sobre la paradoja de los gemelos y comenta si creen que dos personas pueden experimentar el tiempo de manera distinta. Luego, escriben una idea personal sobre lo que entienden por tiempo y movimiento. La persona docente orienta la discusión inicial con preguntas como: “¿El tiempo pasa igual para todos?”, “¿Qué cambia cuando hay movimiento?”
En subgrupos, el estudiantado analiza el contenido de la página 190 y analizan el problema de dilatación temporal ahí planteado. Después, explican el resultado utilizando un esquema que represente el fenómeno. El docente verifica el uso adecuado de la fórmula y promueve la comprensión con preguntas como: ¿Cómo cambia el tiempo con la velocidad?, ¿Qué significa que un observador perciba un tiempo distinto?
En parejas, el estudiantado lee el contenido de las páginas 191-195 sobre contracción de la longitud y analiza los problemas de presentados. Posteriormente, elaboran una representación gráfica que explique cómo se percibe la longitud desde un marco de referencia en movimiento. La docente orienta con preguntas como: ¿Qué papel juega la velocidad en esta contracción?, ¿Este fenómeno se puede observar en la vida real?
En grupos, el estudiantado selecciona uno de los problemas desarrollados en clase y lo explica paso a paso a otro grupo, destacando el uso de fórmulas, unidades y el significado físico de los resultados. Se promueve el uso de lenguaje científico y claridad en la exposición.
Reflexión y contrastación
En grupos, el estudiantado comenta la evolución del pensamiento físico sobre el tiempo y el espacio, utilizando como base el contenido de la página 196. Luego, presentan una infografía a la clase, destacando los aportes de Galileo, Newton y Einstein. La docente orienta con preguntas como: ¿Qué cambió con la teoría de Einstein?, ¿Por qué fue tan revolucionaria?
En plenaria, la persona docente plantea en la pizarra dos problemas que permiten aplicar los conceptos de dilatación temporal y contracción de la longitud, utilizando las fórmulas estudiadas entre las páginas 190 y 195 del libro de texto. A medida que se resuelven, explica paso a paso cada cálculo, el uso correcto de unidades, y la interpretación física de los resultados. El estudiantado anota en su cuaderno todos los procedimientos desarrollados, y discute en pequeños grupos qué significa cada resultado desde el punto de vista de un observador en reposo y de un observador en movimiento.
Ejemplo de problemas
1. Una nave espacial viaja al 80% de la velocidad de la luz (0,8c) en relación con la Tierra. Un experimento dentro de la nave dura 1,0 segundo según el reloj de un astronauta dentro de la nave.
¿Cuánto tiempo dura el mismo experimento para un observador en reposo en la Tierra?
Una nave espacial viaja a 0,95c respecto a la Tierra. Desde la perspectiva de un observador terrestre, la distancia entre dos planetas es de 7,5 × 10⁹ m.
¿Qué longitud mide un astronauta a bordo de la nave entre esos dos planetas?
En parejas, el estudiantado analiza cómo la dilatación temporal afecta el funcionamiento del GPS. Luego redactan un texto explicativo que relacione el contenido de las páginas 199 a 202 con el uso cotidiano de esta tecnología. La docente orienta con preguntas como: ¿Por qué el GPS necesita ajustes relativistas?, ¿Qué errores generaría si no se aplicaran?
En grupos, el estudiantado resuelve el problema planteado en el Imprimible 1 del tema, que trata sobre la contracción de la longitud observada por una astronauta que viaja a velocidad relativista. Cada grupo realiza los cálculos necesarios para determinar la distancia medida por Laura desde la nave, la proporción en que esta distancia varía respecto a la medición terrestre, y explica la causa física de esta diferencia. Una vez resuelto el problema, los grupos comparan resultados y discuten las interpretaciones físicas de los mismos.
Luego, analizan en conjunto las interrogantes planteadas en el Imprimible 2, que les invitan a reflexionar sobre la simultaneidad de eventos, la velocidad necesaria para que la longitud de un objeto se reduzca a la mitad, y los límites físicos de la contracción espacial. Cada grupo discute sus ideas, realiza los procedimientos matemáticos requeridos y documenta sus conclusiones por escrito.
Una vez claras sus posturas, los grupos exponen sus respuestas y reflexiones al resto del grupo, fomentando el diálogo, el razonamiento crítico y la comparación de enfoques. La persona docente orienta la reflexión con preguntas como:
• ¿Qué concepto de la relatividad especial se evidencia en cada caso?
• ¿Qué rol juega el observador en la medición del tiempo y la distancia?
• ¿Cómo se vinculan estos efectos con la idea de que la física clásica no es suficiente para velocidades cercanas a la luz?
Aplicación
En equipos, el estudiantado investiga una tecnología actual basada en la Teoría de la Relatividad (GPS, aceleradores de partículas, telecomunicaciones satelitales), usando las páginas 199 a 202 del libro. Luego, elaboran un cartel o presentación que explique cómo esta tecnología depende de los principios relativistas. La docente orienta la exposición con preguntas como: ¿Qué pasaría si no se aplicara la relatividad en este caso?
En parejas, el estudiantado resuelve las actividades propuestas en las páginas 197 y 198 del libro de texto, aplicando los pasos y procedimientos trabajados previamente en clase sobre la Teoría de la Relatividad Especial. Durante la resolución, analizan cuidadosamente el enunciado de cada problema, seleccionan las fórmulas correspondientes y justifican cada paso con base en los conceptos de dilatación temporal o contracción de la longitud. Una vez finalizados los ejercicios, comparten sus respuestas y procedimientos con otra pareja, explicando sus razonamientos y comparando resultados. La persona docente acompaña el proceso, aclara dudas puntuales y fomenta la retroalimentación entre pares con preguntas como: ¿Usaron la fórmula adecuada según el marco de referencia?, ¿Qué interpretación física tiene el resultado que obtuvieron?, ¿Qué aprendieron al comparar su procedimiento con el de sus compañeros?
En grupos, el estudiantado crea una historieta o cómic corto donde representen una situación ficticia en la que se experimente dilatación del tiempo o contracción de la longitud. Pueden ambientarlo en un viaje espacial, en una estación en órbita o en el uso de un GPS. La docente motiva el uso creativo del conocimiento y la precisión científica.
En equipos, el estudiantado lee de forma guiada las páginas 199 a 202 del libro de texto, donde se aborda la Teoría General de la Relatividad y sus principales aplicaciones tecnológicas. A partir de la lectura, elaboran un cartel informativo que incluya los aspectos centrales de esta teoría: su diferencia con la relatividad especial, su relación con la gravedad, la curvatura del espacio-tiempo y ejemplos de aplicación en la vida cotidiana como el GPS, la astronomía moderna o la predicción de órbitas planetarias. Los carteles deben ser visualmente claros y contener explicaciones accesibles. Una vez terminados, los equipos exponen sus resultados ante sus compañeros y responden preguntas del grupo. La persona docente orienta la retroalimentación con preguntas como: ¿Qué aplicación les pareció más sorprendente?, ¿Por qué esta teoría sigue siendo fundamental para la ciencia actual?, ¿Qué diferencia principal encontraron con la relatividad especial?
En grupos, el estudiantado lee la sección “Leo y reflexiono” de la página 205 del libro de texto, titulada “Hiroshima y Nagasaki: 70 años de efectos secundarios”. Después de la lectura, discuten entre sí las preguntas planteadas por el libro, así como sus impresiones personales sobre los efectos científicos, sociales y éticos del uso de la energía nuclear en el contexto histórico mencionado. Luego, cada grupo comparte sus respuestas y reflexiones con el resto del grupo, contrastando ideas y valorando diferentes puntos de vista. La persona docente orienta el diálogo colectivo con preguntas como: ¿Qué implicaciones tecnológicas y humanas tuvo este hecho?, ¿De qué forma se relaciona esto con el desarrollo de la física relativista?, ¿Qué enseñanzas deja este suceso para la sociedad actual?
Indicadores
Determina la eficacia de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein en las implicaciones tecnológicas en la sociedad actual por medio de la resolución de problemas, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.
Destaca la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein en las implicaciones tecnológicas en la sociedad actual por medio de la resolución de problemas, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.
Indica la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein en las implicaciones tecnológicas en la sociedad actual por medio de la resolución de problemas, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.
Justifica a partir de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein la solución de problemas, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.
Resalta los alcances de la Teoría Especial de la Rela Relata los pasos realizados para solucionar problemas de la Teoría Especial de la Relatividad. Fundamenta la solución problemas de la Teoría Especial de la Relatividad, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.
Anota de forma general los pasos realizados para solucionar problemas de la Teoría Especial de la Relatividad, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.
Describe los alcances de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein en el contexto teórico y tecnológico de la sociedad actual, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.
Resalta los alcances de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein en el contexto teórico y tecnológico de la sociedad actual, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.
Menciona los alcances de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein en el contexto teórico y tecnológico de la sociedad actual, mediante el desarrollo de las actividades asignadas.