ESTÁNDAR
Entorno físico (Procesos físicos)
- Explico las fuerzas entre objetos como interacciones debidas a la carga eléctrica y a la masa.
Ciencia, tecnología y sociedad:
- Utilizo modelos biológicos, físicos y químicos para explicar la transformación y conservación de la energía.
- Identifico aplicaciones de diferentes modelos biológicos, químicos y físicos en procesos industriales y en el desarrollo tecnológico; analizo críticamente las implicaciones de sus usos.
COMPONENTE
- Entorno físico (Procesos físicos)
- Ciencia, tecnología y sociedad
INDICADOR DE DESEMPEÑO
De Conocimiento:
- Identifico en un gráfico las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, hallo su centro de masa y punto de equilibrio.
De Desempeño:
- Analizo y resuelvo situaciones problemas reales donde se analicen las fuerzas basadas en las leyes de Newton.
METODOLOGÍA/ SECUENCIA DIDÁCTICA
- Unidad didáctica
Unidad 1. Fuerza, masa, aceleración, fricción o roce, leyes de newton, usos actuales de las leyes de newton.
- Propósito
Relacionar el movimiento de un cuerpo con las fuerzas que actúan sobre él, a partir de la identificación e interpretación de la primera y segunda ley de Newton.
- Desarrollo cognitivo instruccional
Algunas fuerzas comunes
- El peso: La interacción gravitacional es una de las fuerzas básicas de la naturaleza. La tierra ejerce atracción gravitacional sobre los objetos que se encuentran a su alrededor. La fuerza que aplica la tierra sobre un cuerpo se denomina peso (W) de ese cuerpo. El vector peso actúa sobre un cuerpo en un punto llamado centro de gravedad. El peso es el producto de la interacción entre la masa y la constante de gravedad (g = 9.8 m/s2), así: W = m . g
- Fuerza de rozamiento (o de fricción): Cuando un cuerpo se desplaza sobre una superficie, se encuentra con una cierta resistencia. Esta oposición es la fuerza de rozamiento o de fricción (Fr o f).
- Fuerza normal: Un cuerpo situado sobre una superficie experimenta una fuerza ejercida por esta. Dicha fuerza se denomina fuerza normal (FN) o simplemente normal (N), esta fuerza es perpendicular a la superficie que la ejerce.
- La tensión: Habitualmente ejercemos fuerzas sobre los cuerpos por medio de cuerdas, si consideramos que estas son inextensibles y de masa despreciable, las fuerzas aplicadas sobre ellas se transmiten a los cuerpos a los que están unidos. La fuerza que se transmite por medio de una cuerda recibe el nombre de tensión (T).
Revisa la interacción de las fuerzas sobre un cuerpo en los siguientes videos:
- Desarrollo Metodológico
Analiza y razona las siguientes situaciones
Responda, completa los espacios o elige la respuesta dentro de las opciones en paréntesis.
1. Una caja llena con delicioso alimento descansa sobre un piso horizontal. Sobre ella actúan solo la gravedad y la fuerza de soporte del piso que se indican con los vectores del peso (W) y de la fuerza normal (N).
- La fuerza neta sobre la caja es (cero) (mayor que cero).
- La prueba es que ___________________________________________.
2. Se ejerce un tirón ligero P sobre la caja. No lo suficiente para moverla. Ahora está actuando una fuerza de fricción f.
- ¿Qué es (menor que) (igual a) (mayor que) P?
- La fuerza neta sobre la caja es (cero) (mayor que cero)
3. El tirón P aumenta hasta que la caja comienza a moverse. Es tal que se mueve con velocidad constante por el piso.
- La fricción f es (menor que) (igual a) (mayor que) P.
- Velocidad constante quiere decir que la aceleración es (cero) (mayor que cero).
- La fuerza neta sobre la caja es (menor que) (igual a) (mayor que) cero.
4. El tirón P aumenta más y ahora es mayor que la fricción f.
- La fuerza neta sobre la caja es (menor que) (igual a) (mayor que) cero.
- La fuerza neta actúa hacia la derecha, y entonces la aceleración actúa hacia la (izquierda) (derecha).
5. La pequeña Nellie Newton quiere ser gimnasta, y se cuelga en varias posiciones, según se muestra en la figura. Como ella no se está acelerando, la fuerza neta sobre ella es cero. Esto quiere decir que el tirón de la(s) cuerda(s) hacia arriba es igual al tirón de la gravedad, hacia abajo. Ella pesa 300 N. Escribe lo que indica la báscula en cada caso.
Responde las preguntas 6, 7 y 8 de acuerdo a la siguiente imagen.
6. cuando el pintor se para exactamente a la mitad del andamio, la báscula de la izquierda indica 600 N. Escribe la indicación de la báscula de la derecha. El peso total del pintor y el andamio debe ser __________ N.
7. El pintor se para más hacia la derecha. Escribe lo que indica la báscula de la izquierda.
8. Por puntada, el pintor se cuelga del extremo derecho. Escribe lo que indica la báscula de la derecha.
La regla del equilibrio: ∑F =0
Analiza y razona cada situación y completa la información faltante.
1. Manuel pesa 1000 N, y está parado a la mitad de una tabla que pesa 200 N. Los extremos de la tabla se apoyan en básculas de baño (podemos suponer que el peso de la tabla actúa en su centro). Escribe la indicación correcta de cada báscula.
2. Cuando Manuel se mueve hacia la izquierda, como se ve, la báscula más cercana a él indica 850 N. Escribe el peso que indica la báscula lejana.
3. Un camión de 12 toneladas está a la cuarta parte del cruce de un puente que pesa 20 toneladas. Una fuerza de 13 toneladas soporta el lado derecho del puente, como se indica. ¿Cuánta fuerza de apoyo hay en el extremo izquierdo?
4. Una caja de 1000 N descansa en una superficie horizontal, y está amarrada a un bloque de hierro de 500 N con una cuerda que pasa por una polea sin fricción, como se ve en la figura. La fricción entre la caja y la superficie basta para mantener en reposo al sistema. Las flechas indican las fuerzas que actúan sobre la caja y el bloque. Escribe la magnitud de cada fuerza.
5. Si la caja y el bloque de la pregunta anterior se mueven con rapidez constante, la tensión en la cuerda (es igual) (aumenta) (disminuye).
Entonces, el sistema en deslizamiento se encuentra en (equilibrio estático) (equilibrio dinámico).
Bibliografía
- Física I, Editorial Santillana, Segunda Edición, Unidad 4, Página 82.
- Investiguemos 10, Nidad 5, Pagina 75.
- Física Conceptual, Paul Hewitt, Novena Edición, Página 3, 4 Y 9.
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