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
- Fuerza, masa, aceleración, fricción o roce, leyes de newton, usos actuales de las leyes de newton.
- Propósito
- Analizar situaciones problemas reales donde se consideren las fuerzas basadas en las leyes de Newton.
- Desarrollo cognitivo instruccional
Tercera ley de Newton
Probablemente sepas que la Tierra te jala hacia abajo. Lo que puede ser es que no te hayas dado cuenta que tú también jalas a la Tierra hacia arriba. Por ejemplo, si la Tierra te está jalando hacia abajo con una fuerza gravitacional de 500 N, tú también estás jalando a la Tierra hacia arriba con una fuerza gravitacional de 500 N. Este notable hecho es una consecuencia de la tercera ley de Newton.
Tercera ley de Newton: si un objeto A ejerce una fuerza sobre un objeto B, entonces el objeto B debe ejercer una fuerza de igual magnitud en dirección opuesta sobre el objeto A.
Esta ley representa una cierta simetría en la naturaleza: las fuerzas siempre ocurren en pares, y un cuerpo no puede ejercer fuerza sobre otro sin experimentar él mismo una fuerza. A veces, coloquialmente nos referimos a esta ley como una de acción-reacción, donde la fuerza ejercida es la acción y la fuerza experimentada como consecuencia es la reacción.
Podemos ver de inmediato a la tercera ley de Newton en acción al mirar cómo se mueve la gente. Considera una nadadora que se empuja de la pared de una piscina, como se ilustra a continuación.
La nadadora empuja contra la pared de la piscina con sus pies y se acelera en la dirección opuesta a la de su empujón. La pared ejerció una fuerza igual y opuesta sobre la nadadora. Podrías pensar que las dos fuerzas iguales y opuestas se cancelarían, pero no lo hacen porque actúan en diferentes sistemas.
En este caso, hay dos sistemas que podríamos investigar: la nadadora o la pared. Si seleccionamos a la nadadora como el sistema de interés, como en la siguiente anterior, entonces Fpared sobre pies es una fuerza externa en este sistema y afecta su movimiento. La nadadora se mueve en la dirección de Fpared sobre pies. En contraste, la fuerza Fpies sobre pared actúa sobre la pared y no sobre nuestro sistema de interés. Entonces Fpies sobre pared no afecta directamente el movimiento de nuestro sistema y no cancela Fpared sobre pies. Observa que la nadadora empuja en la dirección opuesta a la que se desea mover. La reacción a su empujón es entonces en la dirección deseada.
¿Cuáles son otros ejemplos de la tercera ley de Newton?
Otros ejemplos de la tercera ley de Newton son fáciles de encontrar. Conforme una profesora se pasea enfrente de un pizarrón, ejerce una fuerza hacia atrás sobre el piso. El piso ejerce una fuerza de reacción sobre la profesora que provoca que acelere hacia adelante.
Similarmente, un automóvil acelera porque el piso empuja hacia adelante sobre las llantas delanteras en reacción a que las llantas delanteras empujan hacia atrás el suelo. Puedes ver una evidencia de que las llantas empujan hacia atrás cuando giran en un camino de grava y lanzan piedras hacia atrás.
En otro ejemplo, los cohetes se mueven hacia adelante al expulsar gas hacia atrás a alta velocidad. Esto significa que el cohete ejerce una gran fuerza hacia atrás sobre el gas en la cámara de combustión y el gas entonces ejerce una gran fuerza de reacción hacia adelante sobre el cohete. A esta fuerza de reacción se le llama empuje. Una idea falsa frecuente es que los cohetes se propulsan empujando el suelo o el aire atrás de ellos. De hecho, funcionan mejor en el vacío, donde pueden expulsar los gases de escape de manera más inmediata.
Del mismo modo, los helicópteros crean elevación al empujar aire hacia abajo, experimentando una fuerza de reacción hacia arriba. Los pájaros y los aviones también vuelan ejerciendo una fuerza sobre el aire en la dirección opuesta a aquella que necesitan. Por ejemplo, las alas de un pájaro fuerzan aire hacia abajo y hacia atrás, para así tener elevación y movimiento hacia adelante.
Para ampliar la comprensión, observa los siguientes videos:
- Desarrollo Metodológico
Actividad:
Pares de acción y reacción
- En el ejemplo siguiente, se muestran los pares de acción y reacción con las flechas (vectores) y se describen en palabras. En B) a H), traza la otra flecha (vector) y escribe la reacción a la acción dada. Por último, sugiere un ejemplo en I).
El puño golpea la pared 🡪 La pared golpea el puño.
La cabeza golpea el balón 🡪 ____________________
El parabrisas golpea el insecto 🡪 ____________________
El bate golpea la bola 🡪 ____________________
El dedo toca la nariz 🡪 ____________________
La mano tira la flor 🡪 ____________________
El atleta impulsa las pesas hacia arriba 🡪 ____________________
El aire comprimido empuja la pared del globo hacia afuera 🡪 ____________________
____________________ 🡪 ____________________
- Traza las flechas que indiquen la cadena de al menos seis pares de fuerzas de acción y reacción.
