En “Presentación de Contenidos” se explican las leyes de Newton. En “Ejercicios” resuelven problemas de este tipo. En “Aplico” demuestran con el modelo las Leyes de Newton.
Recordemos que... 1. Fuerza es todo agente que al actuar sobre un cuerpo le provoca un efecto. 2. Para que la aplicación de fuerza sea posible son necesarios: dos cuerpos y una dirección.
Isaac Newton Isaac Newton nació en Inglaterra en 1642. Hijo de campesinos logró ser uno de los físicos más prominentes de su siglo. De entre sus obras, el libro más destacado es el publicado en 1687, “Principios matemáticos de la filosofía natural”. En este libro Newton presentó sus estudios sobre el movimiento de los cuerpos demostrando que las leyes físicas que gobiernan a los cuerpos en la tierra son las mismas que gobiernan a los cuerpos celestes. Newton y sus tres leyes del movimiento. Las tres leyes de Newton son el fundamento de la mecánica que es la rama de la física que estudia al movimiento y reposo de los cuerpos. Sus leyes son:
1a. Ley de Newton (Ley de la inercia): “Un cuerpo en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme permanecerá en esa condición hasta que una fuerza externa los haga cambiar”. Ejemplo. a) En un tiro de castigo en el fútbol soccer la pelota se coloca sin movimiento, permanecerá así hasta que el jugador golpee la pelota (le aplique una fuerza).
b) Por el otro lado si el portero no la detiene (aplica una fuerza) la pelota tiende a continuar su movimiento.
2a. Ley de Newton: “La aceleración producida en un cuerpo, es directamente proporcional a la fuerza que se le aplica e inversamente proporcional a la masa del cuerpo”. 2 Aceleración: Es la magnitud que indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. Su unidad es m/s . Masa: Cantidad de materia que posee un cuerpo. Se mide en kg. 2 Fuerza: Cantidad de fuerza aplicada al cuerpo. Se mide en Newtons (N = 1 Kgm/s ). Ejemplo: a) Si un auto a una velocidad constante golpea a un camión de carga estacionado provocará cierta aceleración del camión en la misma dirección.
b) Si el mismo camión golpea al mismo auto a la misma velocidad constante provocará una aceleración mayor en el auto que la obtenida en el choque anterior. Esto se debe a que la masa del camión es mayor a la del carro. Por tanto la fuerza ejercida es mayor y como consecuencia la aceleración es mayor.
La magnitud de la fuerza se determina con la siguiente fórmula. F = ma Relacionados a la segunda ley de Newton podemos encontrar problemas como el siguiente: El auto compacto de se quedó parado a mitad de la carretera por una falla mecánica, no queda más remedio que empujar, el auto 2 pesa 800 kg y Don José lo mueve con una aceleración de 0.7 m/s , ¿Calcula la fuerza que se aplicó al auto para moverlo? 1) De acuerdo a la fórmula obtenemos los datos. F = ma F= ? m= 800 kg 2 a= 1.7 m/s 2) Sustituimos los valores en la fórmula y resolvemos. F = ma 2 F = (800kg)(0.7m/s ) 2 F = 560 kgm/s 3) Obtenemos el resultado (recordemos que la unidad de medida son los Newton) y la conclusión es: F = 560 N. Don José tuvo que aplicar una fuerza de 560 N para mover su auto compacto. 3a Ley de newton: A toda fuerza que actúa en un cuerpo corresponde una reacción con la misma magnitud pero en sentido contrario. Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo (empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Cada vez que alguien aplica una fuerza sobre algo o alguien, esta hace la fuerza al contrario, por ejemplo:
a) Cuando un camión acelera yo me voy hacia atrás.
B) Cuando yo aplico una fuerza sobre una pared, esta ejerce sobre mí una fuerza igual pero de sentido contrario, si no fuera así yo romperia la pared.
1- De las siguientes imágenes clasifica de acuerdo a las tres leyes de Newton,
2a ley de Newton 2a. ley de Newton
1a
Ley de
Newton
3a. ley de Newton Newton
1a. Ley de
3a. Ley de Newton 2
2.-¿Si un niño puede aplicar fuerzas de 20 a 30 Newtons, podrá parar un balón que viaja con una aceleración de 125 m/s y tiene una masa de 0.4 kg? Datos F= ? 2 a = 125 m/s m = 0.4 Kg
Fórmula F=ma
Sustitución 2 F = ( 0.4 kg) ( 125 m/s )
Resultado. F = 50 Newtons
No puede detenerlo pues el niño puede aplicar fuerza no mayor a 30 N y el balón genera una fuerza de 50N. 2
3.- Si una persona aplica una fuerza de 45.6N a una una aceleración de 1.2 m/s ¿Qué masa tiene el objeto? Datos Fórmula Sustitución Resultado. 2 F= 45.7 N F=ma m = 45.7 N/ 1.2 m/s m = 38.08 Kg 2 a = 1.2 m/s Despejando m=? m = F/a
4.- Si un niño empuja su mochila de la escuela aplicando una fuerza de 2.7 N y la mochila tiene una masa de 4.8 Kg ¿Qué aceleración se produce en la mochila? Datos Fórmula Sustitución Resultado. 2 F= 2.7 N F=ma a = 2.7 N/ 4.8 Kg a = 0.5625 m/s a=? Despejando m = 4.8 Kg a = F/m
5.- Menciona tres ejemplos donde puedas aplicar útilmente las 3 leyes de Newton. 1a. Ley de Newton.- Respuesta libre, por ejemplo: para la construcción de algún edificio, nuevo objetos para utilizarlos, un martillo para clavar una tabla. 2a. Ley de Newton.- Respuesta libre, por ejemplo: cuando tengo que empujar un objeto que estorba y los tengo que cambiar de lugar. 3a. ley de Newton.- Respuesta libre, por ejemplo: al construir un puente colgante, estoy aplicando esta ley. o al calcular el peso que puede soportar un edificio.
Equipos de 2 integrantes. Materiales necesarios: o 1 Globo. o Cinta métrica
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Con el modelo demuestran con el modelo las Leyes de Newton.
Equipos de 2 integrantes. 5 minutos para el armado.
Modelo Terminado
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Alumno 01
DSC_0014 Alumno 2
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Unión de alumno 1 y 2
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El modelo se llama “Newtonmóvil”. Observa que tu “Newtonmóvil incluye ... ● ●
Un chasis. Una base de contención.
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¿Cómo utilizar el Newtonmóvil? El “NewtonMóvil” es un dispositivo diseñado para demostrar las tres leyes del movimiento, pero tenemos un problema: “hemos perdido el manual de uso y tu tarea es descubrir cómo utilizar el modelo para explicar algunas cosas”. Tu maestro tiene la tarea de juez y será quién tengas que explicar lo que pregunte.
En cada ejercicio la intención pedagógica es que los alumnos experimenten y argumenten científicamente por qué de las cosas, por ello lo que argumenten debe estar libre de comentarios. Si algún compañero no estuviera de acuerdo se le puede permitir dar su punto de vista siempre con un enfoque científico. Mientras ellos van encontrando cómo demostrar con el modelo y cómo explicarlo el maestro debe pasar entre los equipos y pedir que le expliquen a él.
1) Usando tu NewtonMóvil: ¿Cómo explicas la inercia de los cuerpos en movimiento de la primera ley de Newton? 2) Para explicar la segunda ley de Newton es mucho más sencillo hacerlo con dos NewtonMóviles, únete con otro equipo y descubran la aplicación de esta ley. 3) Para entender la tercera ley de Newton debemos recordar que para aplicar una fuerza son necesarios dos cuerpos. Un un cuerpo no puede aplicar fuerza sobre sí mismo. Una alternativa para explicar la tercera ley de Newton es contemplando al NewtonMóvil como un cuerpo y al globo como otro. ¿Qué debes hacer para demostrar la utilidad de la tercera ley de Newton?. 4) Llegó el momento de hacer uso de tus conocimientos científicos y aplicarlos. ¿Quién es el dueño del NewtonMóvil que puede recorrer mayor distancia generando fuerza con el globo?