cuando lanzamos un objeto (un cuerpo)

CUANDO LANZAMOS UN OBJETO (UN
CUERPO)
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Relaciona datos, causas, efectos y las variables que interfieren en la fuerza de
gravedad.
El Profesor comentará acerca de la fuerza de gravedad para comprender que nada se
excluye de esta fuerza. En el apartado de “aprendo jugando” transfieren su conocimiento en
situaciones de la vida real; con el material k´nex arman un modelo de prueba para la fuerza de
gravedad.
FUERZA DE GRAVEDAD
Todos sabemos que si lanzamos algo hacia arriba, en un punto de su camino, se detendrá por unos
instantes y comenzará a descender, no importa ni el tamaño del objeto ni la fuerza con que se
aviente, siempre va a caer (aunque seguramente no en el mismo punto donde se aventó). En el
espacio no sucede lo mismo, si lanzo un objeto se elevará y se elevará y se elevará hasta perderse
de nuestra vista. ¿Por qué son diferentes estos dos casos?
Analicemos estos hechos por partes:
1) Cuando lanzamos un objeto en la tierra o en el espacio estamos aplicando fuerza. ¿Qué es la
fuerza?
Cuando el balón de fútbol está en reposo y lo pateamos, le estamos aplicando fuerza (que se pone
en movimiento), o cuando una persona detiene la pelota en el béisbol está aplicando una fuerza
(que detiene el movimiento y pone al objeto en reposo) o cuando tenemos una bola de plastilina y
la aplastamos con las manos, estamos aplicándole fuerza (que la deforma); entonces la fuerza es
todo aquello capaz de modificar su estado de reposo o de movimiento o de deformar un cuerpo.
En ocasiones estas fuerzas se combinan, por ejemplo, si un vehículo que va circulando choca con
un árbol, la fuerza aplicada pone en reposo al vehículo y además lo deforma.
2) Cuando aplico fuerza a un objeto y éste cambia su posición o el rumbo que tenía, significa que
está en movimiento.
3) La fuerza que aplico para que un objeto tenga movimiento sólo la puedo aplicar a algo que
tenga masa; masa es todo aquello que tiene materia. Pero no es lo mismo masa que peso.
La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo; puede haber cuerpos grandes con poca
masa (materia) como un balón de fútbol y cuerpos más pequeños con mayor cantidad de masa
(como una pelota de billar). La masa es la misma si el objeto se encuentra en la tierra o en la luna
(porque la cantidad de materia no cambia).
4) El peso es diferente de la masa.
El peso es la fuerza con la que el objeto es atraído por acción de la gravedad. El peso de un objeto
cambia, por ejemplo si está en la tierra o si está en la luna porque la fuerza de gravedad en la luna
es 6 veces menor que en la tierra.
5) La fuerza de gravedad es el fenómeno por el cual los objetos con una masa determinada se
atraen entre ellos. Como la masa de la tierra (la cantidad de materia que contiene) es mayor a
cualquier otra cosa que está sobre ella, todos esos cuerpos son atraídos hacia su centro. Esa fuerza
de gravedad es la que no permite que el objeto que aventamos no viaje más y más hasta perderse
(o salir al espacio); esa fuerza de gravedad tampoco permite que la tierra se despedace, ni que la
atmósfera se escape. Si pensamos en el universo la masa más grande de nuestro sistema es el sol,
y por lo tanto, esa atracción que ejerce el sol con todo lo que hay en nuestra galaxia es la que
permite que no se disgregue; por eso es que la tierra, planetas, planetoides, satélites, estrellas y
todo lo que hay en nuestra galaxia no se desprenden y forman un sólo sistema, el sistema solar.
Entonces, todos los cuerpos caen con la misma aceleración (a 9.8 m/s al cuadrado); si tomamos
con una mano un martillo y con la otra una pelota de tenis y los ponemos a la misma altura,
cuando los soltemos caerán al mismo tiempo. Pero no sucede lo mismo si los soltamos desde un
segundo piso. ¿A qué se debe esto si por efectos de la gravedad todos los cuerpos caen a una
aceleración de 9.8 m/s al cuadrado?
6) Es cierto que la gravedad imprime la misma aceleración en los cuerpos, pero en la caída libre,
existen otras fuerzas, el “rozamiento del aire”
La magnitud del rozamiento del aire que ejerce en un cuerpo depende de la geometría del objeto,
de la intensidad del aire y de la velocidad. La fuerza del rozamiento del aire, se opone al
movimiento de caída; entonces, en la caída libre de dos objetos, al principio caerán a la misma
velocidad, pero mientras va cayendo, el rozamiento del aire afectará su velocidad. Por eso es que
si dejamos caer dos objetos de diferente geometría, el rozamiento del aire actuará como fuerza
opuesta a la caída libre.
Necesitamos dos hojas de papel: Haz una bola con una hoja completa; la otra hoja pártela por la
mitad, de una de esas mitades haz otra bola; por último, de la otra mitad de la hoja que te queda,
pártela nuevamente por la mitad y con una de esas partes haz otra bola. Entonces tenemos tres
bolas: una con una hoja completa, otra con la mitad de la hoja y la última con un cuarto de hoja, y
nos queda un cuarto de hoja sin maltratar. ¡¡¡Jugaremos qué cae primero!!!
La ciencia nos dice que en caída libre, los cuerpos tienen una aceleración de 9.8 m/s al cuadrado.
Esto significa que no importando la masa de un cuerpo, debe caer al mismo tiempo que otro
objeto de masa diferente.
¡Confirmemos esta teoría!, toma la bola más grande y la más pequeña, ponlas a la misma altura y
déjalas caer al mismo tiempo. Ahora prueba con la bola más chica y la mediana; por último,
prueba con la bola mediana y la grande.
1.- ¿Llegaron al suelo al mismo tiempo? Sí
2.- ¿Qué es la masa? Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
3.- ¿Cuál de las tres bolas tiene más masa? La más grande.
4.- ¿Por qué? Porque tiene más materia.
Ahora, toma el cuarto de hoja que nos queda y la bola hecha con un cuarto de hoja (la más
pequeña), colócalos a la misma altura y déjalos caer al mismo tiempo.
5.- ¿Qué llegó primero al suelo, el cuarto de hoja extendida o la bola de un cuarto de hoja? La bola
de un cuarto de hoja.
6.- Si la ciencia dice que todos los cuerpos en caída libre tienen una aceleración de 9.8 m/s al
cuadrado, ¿por qué no cayeron al mismo tiempo? Por el rozamiento del aire.
7.- Qué tiene más masa, ¿la bola más pequeña o el cuarto de hoja? Tienen la misma cantidad de
masa.
8.- ¿Habrá alguna manera que al soltar la hoja no afecte tanto la fricción del aire? Sí, si la suelto
parada.
9.- Tomemos las 3 bolas y extendamos el papel, ¿cuál de las 3 tienen más peso? la hoja completa.
10.- ¿Es lo mismo el peso que masa?
La masa es: La cantidad de materia que tiene un cuerpo u objeto.
El peso es: La fuerza con la que un objeto es atraído a la tierra.
12.- Si de las tres bolas que extendiste su peso es diferente, ¿cuál llegará primero cuando las deje
caer? Caen al mismo tiempo.
13.- ¿Por qué? Porque el rozamiento del aire es el mismo y porque los cuerpos caen a una
aceleración de 9.8 m/s al cuadrado.
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La gravedad de la tierra es de 9.8 m/s2.
La gravedad de la luna es de 1.7 m/s2.
Por tanto, un astronauta que en la tierra pesa 100 kg en la luna pesa 17.34 kg.
Arma equipos de 5 integrantes.
Necesitamos para la siguiente clase: una goma, un bolígrafo, un sacapuntas, hojas de cuaderno y
cinta adhesiva.
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Que experimente la fuerza de gravedad.
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10 minutos: Divididos en equipos de 5 integrantes, cada uno armará una sección distinta de la
estructura.
5 minutos: Integrar las partes que ha armado cada uno de los participantes del equipo.
Modelo Terminado
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Utilizar éste cuadro si es que existiera
nota para el maestro.
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Alumno 01 y Alumno 02
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X1.
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X2.
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Alumno 03
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X1.
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Alumno 04
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X1 (observa detenidamente los detalles en las siguientes fotografías y arma la estructura).
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Alumno 05
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X1 (observa detenidamente los detalles en las siguientes fotografías y arma la estructura).
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Integración Alumnos 01, 02 y 03.
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Integración Alumnos 04 y 05.
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Integración Final
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La aceleración es el cambio de velocidad que sufre un cuerpo en caída libre cada segundo, en la
Tierra, la caída libre es de 9.8 m/s al cuadrado. La velocidad es el tiempo que tarda un objeto en
llegar de un punto a otro.
1.- ¿Qué es caída libre? Es cuando la caída de un objeto es en vertical y no hay nada que interfiera
su camino.
2.- ¿Qué tiene más masa, una goma o un bolígrafo? Dependerá de los tamaños de la goma y del
bolígrafo, lo importante es que se den cuenta que la masa es la cantidad de materia.
Coloca en tu modelo un sacapuntas y un bolígrafo, déjalos caer (si no van en caída libre, no sirve
el experimento) y contesta:
3.- ¿Cayeron al mismo tiempo? Sí
4.- ¿Si estuviéramos en la luna, el peso del sacapuntas sería el mismo? No, porque el peso lo
determina la gravedad y allá es diferente.
Ahora dejemos caer la goma, el bolígrafo y un cuarto de hoja...
5.- ¿Qué objeto tardó más en caer? La hoja.
6.- ¿Qué fue diferente su aceleración o su velocidad? Su velocidad.
7.- ¿A qué se debe que su caída sea más lenta? Al rozamiento del aire.
8.- Te puedes ayudar de un pedazo de hoja y de cinta con pegamento... ¿qué puedes hacer para
que caiga más lento el bolígrafo que la goma? Adherir al bolígrafo la hoja para disminuir la
velocidad de su caída.
Ahora experimentemos cómo interfiere el aire en la caída de los cuerpos. Nuevamente, coloca
tu goma y tu bolígrafo y comprueba que caen al mismo tiempo (recuerda que si no van en caída
libre no servirá el experimento). Una vez confirmado que caen a la misma velocidad, queremos
retar tu pensamiento científico. Te puedes ayudar de un pedazo de hoja y de cinta con
pegamento...
8.- ¿Qué puedes hacer para que caiga más lento el bolígrafo que la goma? Adherir al bolígrafo la
hoja para disminuir la velocidad de su caída.
9.- Si dejamos caer una hoja y una pelota de billar, ¿crees que la aceleración sea diferente? No,
porque la aceleración es la misma en la tierra para cualquier cuerpo (9.8 m/s al cuadrado).
10.- En el mismo caso de la hoja y la pelota de billar, ¿caerán a diferentes velocidades? Sí, es decir,
que hará más tiempo la hoja (menor velocidad) debido al rozamiento del aire.
Platica con tu grupo y lleguen a una conclusión para contestar la siguiente pregunta
11.- ¿Con los conocimientos que ya tienes, entonces, si dejamos caer de una altura de 15 metros
un piano y una canica, cuál tocará primero el piso? Como ni a la canica ni al piano les afectaría el
rozamiento del aire (en condiciones normales) caerían al mismo tiempo.
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Los satélites artificiales son robots que se mantienen en una órbita elíptica alrededor de la
tierra por acción de la fuerza de gravitación ejercida por ella misma.