Las fuerzas y el movimiento

7
Las fuerzas
y el movimiento
Esquema de la unidad
UNIDAD 7. Las fuerzas y el movimiento
El movimiento
y la velocidad
Programación
Objetivos
• Aprender que las fuerzas son las causantes de que los cuerpos
comiencen a moverse o de que se detengan.
• Comprender cómo actúa la fuerza de rozamiento
sobre los cuerpos en movimiento.
• Saber que la velocidad nos indica lo rápido que se mueve
un cuerpo.
• Comprender cómo actúa la fuerza de la gravedad
sobre los cuerpos.
• Conocer las máquinas simples y su funcionamiento.
• Realizar experimentos y resolver algunos problemas
con máquinas simples, como la palanca.
La fuerza de la gravedad
y el movimiento
Aprende a hacer:
Un experimento
con fuerzas
Contenidos
Las máquinas simples
El mundo que queremos:
¡No olvides el cinturón!
• El movimiento y la velocidad.
• La fuerza de la gravedad
y el movimiento.
Eres capaz de…
Repasa
Resolver problemas
sobre máquinas simples
• Las máquinas simples.
• Lectura comprensiva
e interpretación
de esquemas de procesos.
Recursos digitales
• Comparación de la velocidad
de dos vehículos.
Contenidos
Recursos
Propósitos
• Resolución de problemas
sobre máquinas simples.
Página inicial
01. Presentación
Empezar el tema
Recuerda lo que sabes
02. Actividad interactiva
Recordar conocimientos
03. Esquema
Presentar la unidad
04. Animación
Explicar
05. Animación
Explicar
06. Actividad interactiva
Repasar
07. Animación
Explicar
08. Animación
Explicar
09. Animación
Explicar
10. Presentación
Explicar
Competencias básicas
11. Presentación
Explicar
Además de la competencia en el Conocimiento e interacción
con el mundo físico, en esta unidad se contribuye al desarrollo
de las competencias Social y ciudadana, Matemática, Lingüística
y Aprender a aprender.
12. Actividad interactiva
Repasar
13, 14, 15 y 16.
Actividades interactivas
Evaluar
17. Presentación
Explicar
18. Actividad interactiva
Evaluar
• Comprender la importancia del uso del cinturón de seguridad
al desplazarnos en coche.
Criterios de evaluación
• Sabe que las fuerzas son las causantes de que los cuerpos
comiencen a moverse y de que se detengan.
• Sabe qué es la velocidad y comprende cómo aumenta
o disminuye.
• Comprende cómo actúan sobre los cuerpos la fuerza
de rozamiento y la fuerza de la gravedad.
• Conoce y explica el funcionamiento de algunas máquinas
simples.
• Sabe resolver problemas relacionados con máquinas simples.
• Comprende la importancia de usar el cinturón de seguridad
al viajar en coche.
• Curiosidad por comprender
de qué manera actúan
las diferentes fuerzas
sobre los cuerpos.
• Interés por observar
las máquinas de su entorno
y comprender
su funcionamiento.
El movimiento y la velocidad
La fuerza de la gravedad
y el movimiento
• Responsabilidad e interés
por nuestra seguridad
al viajar en un automóvil.
Las máquinas simples
Actividades
Repasa
88 A
A
88 B
Para empezar
7
Las fuerzas
y el movimiento
La materia
Las fuerzas causan diversos efectos sobre
los cuerpos:
Las máquinas son objetos que empleamos
para ahorrar tiempo o esfuerzo al realizar
nuestras tareas.
Hacen que se muevan.
Las máquinas simples son las que tienen
po-cas piezas. Las máquinas compuestas
están formadas por varios elementos.
Hacen que se detengan.
4. Indica qué máquinas aparecen
en las imágenes y qué energía
emplean para funcionar.
Hacen que se deformen. Hacen que se rompan.
Las fuerzas pueden actuar por contacto, como cuando se golpea una pelota con un bate, o a distancia, como cuando un imán atrae
un objeto de hierro que está separado de él.
Arquímedes anudó los cabos y dispuso un sistema
de poleas conectadas unas con otras. Tiró de la soga y,
con una sola mano, botó lentamente la nave.
2. Di ejemplos de fuerzas de atracción y de
fuerzas de repulsión.
●
dique seco – botar – cabo
●
●
ISAAC ASIMOV
Momentos estelares de la Ciencia.
Adaptación
Busca en el diccionario las
siguientes palabras o expresiones,
relacionadas con el mundo de los
barcos:
¿Qué piensas que quería decir
Arquímedes con la oración
«dadme un punto de apoyo
y moveré el mundo»?
3. Observa la secuencia y describe lo que
ocurre en cada viñeta. Utiliza algunas
de las palabras siguientes:
detenido – fuerza – contacto –
comienza a moverse – movimiento –
disminuye su velocidad
A
B
La polea es una máquina
simple. Nombra alguna otra
máquina simple.
C
VAS A APRENDER
Amplíe la ilustración de la actividad 3 para resolverla en común.
Haga notar que una fuerza hace
que el balón comience a moverse
(A) y otra fuerza hace que se detenga (C). Entre medias (B), el balón se mueve aunque no lo está
impulsando ninguna fuerza.
R02
actividad
interactiva
1. Di ejemplos de fuerzas que actúen por
contacto y fuerzas que actúen a distancia.
«Dadme un punto de apoyo», dijo Arquímedes, «y moveré
el mundo».
El rey Hierón, creyendo que aquello era un farol, le pidió
que moviera algún objeto pesado: quizá no el mundo,
pero sí algo de bastante volumen. Arquímedes eligió
una nave que había en el dique seco y pidió que la
cargaran de pasajeros y mercancías; ni siquiera vacía
podrían haberla botado gran número de hombres tirando
de un sinfín de sogas.
R02
B
Algunas fuerzas son de atracción, como en el
caso de un imán y un objeto de hierro, mientras que otras son de repulsión, como la fuerza que ejercemos con la bota sobre un balón.
La sabiduría de Arquímedes
C
A
7
Para recordar
conocimientos
Algunas máquinas simples son la
rueda, el plano inclinado y la palanca.
R01
Arquímedes
Esta presentación repasa brevemente la figura de Arquímedes
de Siracusa y destaca algunos de
sus logros en matemáticas, física e ingeniería. Puede emplearla
para complementar la lectura de
inicio de la unidad. Puede pedir a
los alumnos que hagan una búsqueda en enciclopedias o Internet
y redacten una breve biografía de
este gran hombre.
Las fuerzas
Las máquinas necesitan energía para funcionar.
Algunas emplean la energía de las personas y
otras emplean otros tipos de energía, como la
energía eléctrica o la del combustible.
Antes de efectuar la lectura inicial,
amplíe la ilustración y pida a los
alumnos que describan la escena.
Pídales que digan en qué época
piensan que ocurrió, qué está haciendo el personaje central, qué
actitud tienen las otras personas
que intervienen en la escena…
Luego, al hacer la lectura, comprenderán todo esto.
presentación
UNIDAD
RECUERDA LO QUE SABES
R01
La energía que emplean
las máquinas
Utilice la actividad para presentar
más ejemplos de máquinas y que
los alumnos indiquen la energía
que las hace funcionar. Puede también preguntar si se trata de máquinas simples o complejas.
R03
●
Por qué se mueven los cuerpos y por qué se
detienen.
●
Cómo afectan las fuerzas a los movimientos.
●
Qué es la velocidad y cómo se averigua la
velocidad de un cuerpo.
●
Qué es la fuerza de gravedad y cómo afecta
al movimiento.
●
Cuáles son las máquinas simples más
importantes.
●
Cómo actúan las máquinas simples.
●
Cómo se realiza un experimento.
Para presentar
la unidad
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R03
esquema
Más información en la red
Ideas TIC
El manuscrito de Arquímedes
http://docuhistoria.thinkingspain.com/?p=709
Wiris, una calculadora en la red
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/wiris/es/index.html
Este documental, una coproducción de la BBC y WGBH
Boston, narra la historia del
descubrimiento de un manuscrito excepcional, atribuido a
Arquímedes. Si bien puede resultar algo largo para el aula,
se pueden emplear los primeros minutos para mostrar una
semblanza de este personaje.
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Wiris es una herramienta
que permite realizar gran
cantidad de operaciones
matemáticas. Incluye dibujo
de gráficas y 3D y la posibilidad de programar. También
permite desarrollar actividades que se suben a la red
para que sean resueltas por
los alumnos.
Contenidos de la unidad
Utilice este esquema para que los
alumnos se hagan una idea clara y
organizada de los contenidos que
estudiarán en la unidad. Cuando
muestre la primera pantalla, pregunte a los alumnos qué energía
emplean las tablas de windsurf.
89
7
El movimiento y la velocidad
Para explicar
R04
animación
El movimiento
y el razonamiento
Esta animación sirve para mostrar
cómo influye el rozamiento sobre
un movimiento. Se muestra una
canica que se encuentra detenida, cómo una fuerza la pone en
movimiento y cómo la fuerza de
rozamiento va haciendo que se
detenga. Se observa claramente
que, mientras se desplaza la canica, no hay ninguna fuerza que
la impulse. Solo actuó la fuerza
para poner la canica en movimiento. Haga ver a los alumnos que,
desde el momento en el que la
canica comienza a moverse, su
velocidad comienza a disminuir,
hasta que, al fin, se detiene totalmente.
Amplíe la ilustración 3 y pida a los
alumnos que expliquen lo que representa. Se trata de un patinador que se está moviendo. La flecha azul representa el movimiento,
mientras que la roja representa la
fuerza de rozamiento. Puesto que
la única fuerza que actúa es la de
rozamiento, la velocidad del patinador irá disminuyendo hasta que
se detenga.
Albacete
A
600 km
Para todos resulta evidente que un cuerpo que
está detenido no comenzará a moverse a menos
que alguna fuerza actúe sobre él y lo haga ponerse en movimiento. Así, en un partido de fútbol, el
balón no comienza a moverse hasta que no le
pegan una patada.
Por su parte, si un cuerpo se está moviendo, seguirá moviéndose en línea recta, aunque nada ni
nadie lo empuje, hasta que una fuerza haga que
se detenga o que cambie de dirección. q Es decir, el balón que se está moviendo por el campo
de fútbol se sigue moviendo aunque ya no hay
ninguna fuerza que le haga moverse. Y continuará moviéndose hasta que alguna fuerza haga que
pare. Por ejemplo, hasta que el portero lo detenga haciendo fuerza con sus manos en la dirección contraria al movimiento.
Albacete
La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece
cuando un cuerpo se mueve. La dirección de esta
fuerza siempre es contraria al movimiento. e Se
debe al roce con el suelo y también a la resistencia
que ofrecen el aire o el agua. Los coches deportivos tienen una forma que disminuye el rozamiento
con el aire. Igualmente, la forma de las lanchas trata de disminuir el rozamiento con el agua.
En el espacio exterior no hay aire y, por tanto, no
existe rozamiento. Por eso, los satélites artificiales y otras naves, cuando están en el espacio, se
desplazan sin necesidad de gastar combustible.
120 km/h
Pamplona
80 km/h
240 km
360 km
r
3. La velocidad
q La bola se mueve en línea recta, aunque nada
ni nadie la esté empujando.
¿Hay alguna fuerza que haga moverse a la bola?
La velocidad nos indica lo rápido que se mueve un cuerpo. Se
calcula dividiendo el espacio que recorre un cuerpo entre el
tiempo que tarda en recorrerlo. Por ejemplo, la distancia entre Albacete y Pamplona es de 600 kilómetros. Si un automóvil tarda 6 horas en recorrer esa distancia, su velocidad a lo
largo del recorrido habrá sido de 100 kilómetros por hora
(600 km : 6 h = 100 km/h). r
animación
Comparación de la velocidad de dos
automóviles. El automóvil A circula
siempre a 100 km/h. El automóvil B
circula tres horas a 80 km/h y otras
tres horas a 120 km/h. Los dos
recorren los 600 kilómetros en seis
horas. Por lo tanto, su velocidad en
ese recorrido es de 100 km/h.
La velocidad
Este recurso es una animación de
la ilustración 4. En ella se ve perfectamente el movimiento de los dos
vehículos y cómo ambos llegan a la
vez a su destino. De este modo, los
alumnos pueden distinguir, al menos de un modo intuitivo, la diferencia entre la velocidad instantánea y
la velocidad media. Puede explicar
que, en la realidad, es más habitual
el movimiento del caso B, pues los
automóviles varían numerosas veces su velocidad.
Por supuesto, el automóvil no circula todo el tiempo a la misma velocidad; algunos momentos circulará a mayor velocidad
y otros, a menor velocidad. Para saber la velocidad en un momento concreto, debemos mirar el velocímetro del coche.
4. El movimiento de una bicicleta
R04
Según lo que hemos dicho en el apartado anterior,
parece que un balón de fútbol no se detendría
nunca si no lo para un jugador. Sin embargo, ya habrás visto que un balón, aunque nadie lo pare,
acaba deteniéndose. Esto es porque hay una fuerza que lo va frenando hasta que se detiene: la
fuerza de rozamiento.
B
R05
En ocasiones actúan fuerzas sobre un objeto y
este, sin embargo, no se mueve. Ocurre, por
ejemplo, cuando dos personas hacen fuerza en
direcciones opuestas en el juego del tirasoga. w
2. La fuerza del rozamiento
7
Pamplona
100 km/h
Para explicar
1. Por qué se mueven los cuerpos
w La soga no se mueve, pues los dos equipos hacen
la misma fuerza y en direcciones opuestas.
Cuando la bicicleta está parada, no actúa ninguna fuerza
sobre ella que la haga moverse. Para que comience a moverse, el ciclista debe ejercer una fuerza sobre los pedales,
que se transmite a las ruedas. Esta fuerza hace que la bicicleta comience a moverse y aumente su velocidad.
Cuando la bicicleta alcanza la velocidad deseada, ya no es necesario aumentar la velocidad. En ese caso, el ciclista ejerce
la fuerza necesaria para contrarrestar la fuerza de rozamiento
y que la bicicleta siga moviéndose con la misma velocidad.
fuerza de
rozamiento
movimiento
e La fuerza de rozamiento hace que el patinador
vaya más lento y que llegue a detenerse.
Al fin, cuando hay que detener la bicicleta, basta con dejar de
pedalear. En ese caso, la fuerza de rozamiento hace que la
bicicleta vaya disminuyendo su velocidad hasta que se detenga. Si se quiere detener la bicicleta en menos tiempo, hay
que accionar el freno. El freno aumenta mucho el rozamiento
de las ruedas, lo que hace que la bicicleta se detenga antes.
Para que un cuerpo comience a moverse, o para que se
detenga, hay que ejercer una fuerza. La velocidad nos
indica lo rápido que se mueve un cuerpo.
Cuestiones
R06
1. ¿Podemos decir que siempre
que se mueve un cuerpo
es porque una fuerza lo está
empujando?
Para repasar
2. Define la fuerza de rozamiento
e indica un ejemplo en el que
se vea cómo actúa esta fuerza.
R06
actividad
interactiva
3. Si Laura recorre en su bicicleta
doce kilómetros en una hora,
¿cuál habrá sido su velocidad?
4. Explica cómo actúa el freno
de una bicicleta.
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Más información en la red
Ideas TIC
El rozamiento
http://www.bbc.co.uk/schools/ks2bitesize/science/
physical_processes/friction/play.shtml
Cómo imprimir varias páginas de un PDF por hoja
Si quiere imprimir dos, tres o más páginas de un archivo PDF sobre
cada hoja de papel, para que aparezcan como un mosaico, debe
seguir estos pasos:
1.º Abra el fichero PDF y seleccione el menú Imprimir.
2.º A continuación, despliegue el menú Escala de página y seleccione
Varias páginas por hoja.
3.º D
espliegue el menú Páginas por hoja y seleccione dos, tres o las
que desee. Verá como aparecen dispuestas en el cuadro de previsualización de la derecha.
4.º Haga clic sobre el botón Aceptar.
Este juego interactivo permite elegir entre distintos materiales para ver cómo varía la
fuerza de rozamiento y cómo
afecta esta al movimiento de
un objeto. Puede explorar la
página para encontrar otros
juegos interactivos.
90
UNIDAD
R05
21/5/09 09:36:57
La fuerza de rozamiento
La actividad persigue que identifiquen, en un caso real, la fuerza de
rozamiento y el movimiento, a fin
de reforzar los contenidos de esta
página.
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7
UNIDAD
La fuerza de la gravedad y el movimiento
Para explicar
R07
animación
La gravedad y el movimiento
Esta animación corresponde a la
ilustración 1. Muestra en forma de
animación el movimiento que aparece en la ilustración como una
secuencia. Tras mostrar la animación paso a paso, reproduzca
la animación completa. Pregunte
al alumnado: ¿Varía la flecha que
representa la fuerza de gravedad?
¿Varía la flecha que representa la
velocidad? Llame la atención a los
alumnos sobre la separación que
queda entre las pelotas entre un
paso y otro: cada vez quedan más
separadas, puesto que aumenta
la velocidad. Puede hacer una pequeña demostración en clase: si
deja caer una bola de goma, se
verá que la altura del rebote es
mayor cuanto mayor es la altura
desde la que se suelta la pelota.
Esto es así porque, cuanto más
alto se suelta la pelota, mayor es
la velocidad que tiene al llegar al
suelo.
velocidad
velocidad
Las fuerzas hacen que los cuerpos comiencen a
moverse y que se detengan. Pero también tienen otros efectos.
R07
fuerza de
gravedad
Para explicar
fuerza de
gravedad
velocidad
fuerza de
gravedad
1. La fuerza de la gravedad
La fuerza de la gravedad es la fuerza que hace
que los cuerpos sean atraídos hacia la superficie
de la Tierra. Por eso, cuando saltamos, volvemos
a caer al suelo en vez de salir volando y perdernos
por el espacio.
animación
fuerza de
gravedad
fuerza de
gravedad
velocidad
Otro caso más complejo es el de un lanzamiento,
es decir, el caso que ocurriría al lanzar una pelota
hacia delante. e
velocidad
q Estudio del movimiento de una pelota que se
deja caer.
¿Cómo varía la velocidad de la pelota?
R08
velocidad
Cuando lanzamos la pelota, ejercemos sobre ella
una fuerza y le comunicamos una velocidad hacia
delante. Pero, al mismo tiempo, la gravedad ejerce
una fuerza hacia abajo. Por tanto, en el momento que
soltamos la pelota, la gravedad hace que comience a
moverse hacia abajo, cada vez con mayor velocidad.
El resultado de estos dos movimientos, hacia delante y hacia abajo, es que la bola se desplaza siguiendo una trayectoria curva.
La gravedad es la fuerza que hace que los cuerpos sean atraídos por la Tierra. La fuerza de la
gravedad frena los objetos que se mueven hacia arriba y acelera los que se mueven hacia
abajo.
fuerza de
gravedad
velocidad
fuerza de
gravedad
fuerza de
gravedad
¿Cómo es el movimiento de la pelota?
3. Lanzamientos
fuerza de
gravedad
Cuando se suelta la pelota, la fuerza de gravedad
hace que la pelota vaya hacia abajo. Como es una
fuerza que no se interrumpe, hace que la velocidad vaya aumentando continuamente. Cuanto
más alto esté el balcón, mayor velocidad tendrá la
pelota cuando caiga.
Si en vez de dejar caer la pelota, la tiramos hacia
arriba, el movimiento será diferente. w Al lanzarla,
ejercemos una fuerza hacia arriba y le comunicamos a la pelota una velocidad hacia arriba. Pero
cuando soltamos la pelota, la fuerza de la gravedad
comienza a frenarla. Por eso, la pelota va perdiendo velocidad hasta que se detiene en el punto más
alto. A partir de entonces, la gravedad hace que
comience a moverse hacia abajo y que su velocidad vaya aumentando hasta que llegue al suelo.
velocidad
e Estudio del lanzamiento de una pelota hacia delante.
2. Arriba y abajo
Para ver cómo afecta la gravedad al movimiento de
los cuerpos, veamos qué ocurre en un caso muy
sencillo: alguien deja caer una pelota desde un balcón o algún lugar elevado. q
R09
fuerza de
gravedad
La fuerza de gravedad afecta al movimiento. Como
cualquier fuerza, puede hacer que un cuerpo comience a moverse y puede hacer que se detenga.
Pero, además, puede modificar el movimiento de
otras maneras.
7
R09
Cuestiones
fuerza de
gravedad
velocidad
w Estudio de una pelota que se lanza hacia arriba.
Describe el movimiento de la pelota.
1. Explica por qué la velocidad de un
cuerpo que cae va aumentando desde
que comienza a caer.
2. Explica por qué cuando lanzamos un
cuerpo hacia delante sigue una
trayectoria curva.
EL MUNDO
QUE QUEREMOS
¡No olvides el cinturón!
Si vas en un coche que circula a 100 km/h y
este frena bruscamente, por ejemplo, porque
choca contra un obstáculo, tú seguirás moviéndote a 100 km/h hasta que algo te frene.
Probablemente se trate del asiento delantero
o del parabrisas del automóvil.
¿Entiendes por qué el cinturón de seguridad es
imprescindible?
●
Inventa el texto de un anuncio de radio para
promover el uso del cinturón de seguridad.
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Los lanzamientos
Esta animación corresponde a
la ilustración 3. Muéstrela a los
alumnos para que vean cómo es
el movimiento que representa. En
la animación se puede observar
cómo la trayectoria es curva y
cómo la velocidad va aumentando debido a la fuerza de gravedad. Puede preguntar qué ocurriría
si se lanzara la bola con más fuerza
hacia delante: ¿Llegaría más lejos
la pelota? ¿Tardaría más tiempo
en llegar al suelo? En ese caso,
la bola llegaría más lejos, pero
tardaría el mismo tiempo en caer
al suelo; en efecto, el tiempo que
tarda en caer depende solo de la
fuerza de gravedad, que no varía.
Pero en ese tiempo, puesto que
la velocidad con la que parte es
mayor, llega más lejos. Lo puede
mostrar lanzando una canica desde un pupitre. La bola siempre
tardará lo mismo en llegar al suelo, pero llegará más cerca o más
lejos en función de la velocidad
con la que salga.
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R08
animación
El ascenso y la caída
de los cuerpos
Esta animación corresponde a la
ilustración 2. Muestra en forma
de animación el movimiento que
aparece en la ilustración. Explique que el movimiento tiene dos
partes: la primera, cuando la bola
sube y la fuerza de gravedad la
va frenando hasta detenerla; y
la segunda, cuando la bola baja
puesto que la atrae la gravedad,
que hace que su velocidad vaya
aumentando.
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Más información en la red
Ideas TIC
Simulador de lanzamiento
http://www.educaplus.org/movi/4_4thorizontal.html
Google Maps en el teléfono móvil
http://www.google.es/intl/es/mobile/default/maps.html
Este applet simula un lanzamiento horizontal. Aunque
da más información de la
necesaria en este nivel, es
muy fácil de emplear y útil.
Con él pueden ver que el
tiempo que tarda en caer un
objeto depende solo de la
altura, no de la velocidad a la
que se lanza en horizontal.
En esta página podrá descargar
Google Maps para móviles. Con él
es posible:
•D
eterminar la ubicación actual con
o sin GPS.
•O
btener trayectos en coche o
transporte público.
•O
btener direcciones y números de
teléfono de empresas locales.
93
7
Las máquinas simples
Para explicar
fuerza
Una palanca es una máquina simple que permite
realizar una tarea empleando menos fuerza de la
que sería necesaria sin ella.
Las máquinas simples más comunes son la rueda,
la polea, el plano inclinado y la palanca. Estas máquinas sirven para modificar las fuerzas.
fuerza
fuerza de
rozamiento
Amplíe la ilustración 1 y pida que
se fijen en la longitud de las flechas que representan la fuerza
del rozamiento y la fuerza que
hacen las personas. Observarán
que, con las ruedas, disminuye la
fuerza de rozamiento y, por tanto,
el esfuerzo que hay que realizar.
1. La rueda
La rueda es una máquina simple y, también, un
componente de las máquinas complejas. Consiste
en una pieza circular que gira en torno a un eje.
fuerza de
rozamiento
q La rueda hace que disminuya la fuerza del
Las ruedas se emplean en la mayoría de los
vehículos que se desplazan por tierra. Su utilidad
radica en que permite disminuir mucho la fuerza
de rozamiento con el suelo. q
R10
fuerza
fuerza
94
El tipo de palanca que hemos estudiado se llama
de primer género. En estas palancas, el punto de
apoyo está entre la fuerza aplicada y la resistencia, que es la fuerza que hay que vencer. En el
dibujo r, la resistencia es el peso del objeto que
queremos levantar.
Las palancas de segundo género son aquellas en
las que el punto de apoyo está en un extremo, y
cerca de él se encuentra la resistencia. Un ejemplo es el cascanueces, formado por dos palancas de segundo género, o una cizalla. t
La polea cambia la dirección en la que hay que
aplicar la fuerza. En el dibujo w se observa la diferencia entre emplear una polea para elevar un objeto y no emplearla. En los dos casos hay que hacer la misma fuerza, pero con la polea es más
fácil ejercerla.
w La polea permite cambiar la dirección de la fuerza.
Hace que elevar objetos sea más cómodo.
3. El plano inclinado
R10
En el dibujo e se muestra cómo para subir el
cajón con la polea hay que hacer mucha fuerza.
Al subirlo por un plano inclinado, la fuerza es menor, pero hay que hacerla a lo largo de un gran
recorrido. Cuanto menor es la inclinación del plano, menor es la fuerza que hay que hacer, pero
se debe hacer a lo largo de un recorrido mayor.
presentación
El plano inclinado
Esta presentación muestra el funcionamiento del plano inclinado y
aporta varios ejemplos reales de
planos inclinados. La pantalla del
título reproduce la ilustración 3
del libro. La siguiente se centra
en comparar el plano inclinado
con la polea. Se observa que con
el plano inclinado hay que hacer
menos fuerza. La siguiente compara dos planos con distinta inclinación. También se observa que
con el plano menos inclinado hay
que hacer menos fuerza, pero durante un recorrido más largo. Por
último, se muestran varios ejemplos reales de planos inclinados.
Para explicar
fuerza
fuerza
r Funcionamiento de la palanca. El brazo más corto
hace un recorrido menor que el largo y ejerce
mucha más fuerza sobre el objeto.
5. Tipos de palancas
2. La polea
Un plano inclinado es cualquier superficie inclinada que salva un desnivel. El plano inclinado ayuda a subir cargas porque se puede emplear menos fuerza que la que sería necesaria si no se
empleara. En cambio, hay que hacer esa fuerza
durante un recorrido más largo.
La palanca más habitual es una barra rígida y necesita un punto de apoyo. Cada una de las partes que quedan a los lados del punto de apoyo
se llama brazo. En el dibujo r se ve que el brazo largo, sobre el que ejercemos la fuerza, hace
un recorrido más largo que el brazo pequeño, que
ejerce la fuerza sobre la caja. Al mismo tiempo,
la fuerza que ejerce el brazo corto es mucho mayor que la que aplicamos en el brazo más largo.
R11
fuerza
A
fuerza
fuerza
fuerza
R11
fuerza
presentación
C
Las máquinas simples, como la rueda, la polea, el plano inclinado y la palanca, modifican
las fuerzas que actúan sobre ellas.
fuerza
fuerza
Cuestiones
fuerza
R12
1. ¿Por qué los patines tienen ruedas?
e El plano inclinado permite elevar un objeto con
menos fuerza que la que se necesitaría con una
polea. Cuanto menos inclinado sea el plano,
menor es la fuerza que hay que emplear.
2. Indica si es correcta la siguiente oración
y explica por qué.
La polea permite elevar objetos pesados
con menor fuerza que si se hiciera sin ella.
t Ejemplos de palancas de los tres géneros.
A. El alicate está formado por dos palancas
de primer género. B. La cizalla es una palanca
de segundo género. C. La articulación del codo es
una palanca de tercer género.
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Más información en la red
Ideas TIC
Máquinas
http://proyectos.cnice.mec.es/arquimedes/alumnosp.php?ciclo_
id=1&familia_id=5&modulo_id=1&unidad_id=1
Cómo compartir/imprimir listas de correo no deseado
Para compartir con otras personas las listas de su filtro de correo
electrónico no deseado, o para imprimirlas, debe exportar dichas
direcciones a un archivo de texto. Siga estos pasos:
1.º Haga clic en el menú Herramientas y seleccione Opciones…
2.º En la ficha Preferencias haga clic sobre el botón Correo electrónico
no deseado…
3.º S
eleccione la ficha Remitentes bloqueados y haga clic en el botón
Exportar al archivo…
4.º Escoja la carpeta donde desea guardar esta información, dele un
nombre al archivo y pulse en el botón Guardar.
En esta página del proyecto Arquímedes del antiguo
CNICE (actualmente, Instituto de Técnicas Educativas,
ITE) encontramos esta experiencia sobre las máquinas
con información, animaciones y actividades de evaluación.
Amplíe la imagen 3. Representa
el tipo más simple de palanca.
Pregunte cuál de los dos extremos realiza el mayor recorrido.
Explique que en el extremo que
realiza el mayor recorrido (flecha
curva roja), la persona realiza una
fuerza pequeña (flecha recta azul).
El otro extremo realiza un recorrido menor (flecha curva azul) pero
ejerce una fuerza mucho mayor
(flecha roja).
fuerza
B
Las palancas de tercer género son aquellas en las
que el punto de apoyo está en un extremo, y cerca
de él se encuentra la fuerza que aplicamos. Este
tipo de palanca se encuentra en nuestros brazos y
en algunas grúas. t
fuerza
fuerza
7
A
rozamiento. Hace más fácil transportar cargas.
Una polea es una rueda con una hendidura por la
que pasa una cuerda. Se usa para elevar objetos
pesados.
Amplíe la ilustración 2 y pida que
observen que la persona debe hacer la misma fuerza para elevar la
carga, pero que usando la polea
es más fácil, puesto que se tira
de la carga hacia abajo. Esto hace
posible que podamos emplear el
propio peso, que es una fuerza,
para elevar la carga.
UNIDAD
4. La palanca
21/5/09 09:36:59
Las palancas
Utilice esta presentación para
mostrar las palancas de primer,
segundo y tercer género. En ella
encontrará la explicación de cada
género de palanca y varios ejemplos de palancas de cada género.
Puede pedir que identifiquen, en
las fotos de palancas, los distintos elementos: la fuerza, la resistencia y el punto de aplicación.
Pida también que busquen ellos
otros ejemplos de palancas de los
distintos géneros.
Para repasar
R12
actividad
interactiva
Tipos de palanca
Puede utilizar esta actividad al final
de la explicación para que los alumnos identifiquen palancas de varios
tipos.
95
Actividades
Para evaluar
7
R13
R14
Comprende
1. Observa las viñetas y contesta las preguntas.
a. ¿Por qué comienza a moverse la bola en A?
b. ¿Hay alguna fuerza que haga que la bola
se mueva en B?
R13
actividad
interactiva
R15
9. ¿Cuál de las dos arqueras es más probable
R16
que acierte en la diana: la A o la B?
4. ¿Cuál de los tres trayectos seguirá el balón?
Describe cómo es el movimiento en la opción
que elijas.
R14
actividad
interactiva
Para explicar
A
R17
B
presentación
B
APRENDE A HACER
B
C
C
1. Consigue un listón de madera de 45
5. Enumera las máquinas simples que has visto
centímetros de longitud. Haz una marca
en su punto medio. Luego, en los brazos,
haz marcas a los 10 cm y a los 20 cm
del centro, como se ve en el dibujo.
En el recurso 15 deben reconocer
las partes de una palanca.
El recurso 16 es un crucigrama
con conceptos de toda la unidad.
Puede pedir que cada palabra la
indique un alumno diferente, o
puede resolverlo en común.
96
2. Pega vasitos desechables de plástico
6. Imagina que vas en un vagón de tren con una
2. Copia el dibujo y añade una flecha gruesa
20 cm
10 cm
verde para representar la fuerza que ejerce
el caballo sobre el carro, otra roja para
representar la fuerza de rozamiento y una
flecha fina azul para representar el movimiento.
3. Coloca bajo la marca de la mitad un
lapicero redondo, que será el punto
de apoyo. La palanca debe quedar
equilibrada. Si no está equilibrada,
mueve un poco el punto de apoyo hasta
conseguirlo.
7. Cuando vamos en un coche y este gira
rápidamente en una curva, nos aplastamos
contra la puerta o la persona que va junto
a nosotros. Explica por qué.
en el vaso 3 para que se equilibre la palanca? ¿Y cuántas en el 4?
8. La distancia entre Madrid y Tenerife es de unos
la velocidad de un cuerpo.
3
11. Coloca cuatro canicas iguales en el vaso 2. ¿Cuántas canicas debes colocar
Aplica
3. Explica qué es la velocidad y cómo se calcula
2
en las marcas de los brazos, o sujétalos
con chinchetas y márcalos con números
como en la ilustración.
pelota en la mano. Si lanzas la pelota hacia
arriba, ¿te volverá a caer en la mano? ¿O caerá
más atrás, puesto que vas moviéndote? Explica
por qué.
1.800 km. Cuando Jennifer fue de vacaciones,
el avión tardó dos horas desde que despegó en
Madrid hasta que aterrizó en Tenerife.
¿A qué velocidad hizo el avión el viaje?
12. Coloca ahora las cuatro canicas en el vaso 1 y averigua cuántas debes colocar
en el vaso 3 y en el vaso 4 para equilibrar la palanca.
13. Redacta un informe del experimento. Debe recoger qué has hecho,
qué resultados has obtenido y qué conclusión extraes de ello.
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En el recurso 14 deben relacionar
diversas máquinas simples con
su función. Pida que razonen su
respuesta haciendo uso de situaciones cotidianas en las que se
empleen esas máquinas.
1
Razona
Ponte a prueba
Utilice estas actividades para llevar a cabo una evaluación colectiva de la unidad.
El recurso 13 plantea preguntas
sobre temas de toda la unidad.
Puede pedir que respondan las
preguntas individualmente o en
grupos. También puede pedir a
los alumnos que elaboren por
grupos un cuestionario parecido
a este.
R17
Un experimento con fuerzas
en esta unidad y explica cuál es su utilidad.
R16
actividad
interactiva
Un experimento con fuerzas
Esta presentación le ayudará a
explicar cómo se realiza el procedimiento. Incluye las soluciones a
las actividades 11 y 12. Además,
explica el fundamento de las balanzas, que no son sino palancas
de primer género.
Vamos a realizar un experimento con una palanca para comprobar cómo actúan
estas máquinas simples.
R15
actividad
interactiva
7
es? Describe cómo actúa.
A
c. ¿Por qué se detiene la bola en C?
A
UNIDAD
10. Un remo es una palanca. ¿De qué género
Más información en la red
Ideas TIC
Balanza virtual
http://www.walter-fendt.de/ph14s/lever_s.htm
Tweetiez
http://www.tweetiez.com/
Con esta balanza virtual puede simular la experiencia de
la sección Aprende a hacer.
En la página aparecen conceptos físicos más elevados
que el nivel de nuestros
alumnos, pero puede obviarlos para trabajar directamente con la balanza.
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Tweetiez es una barra de
herramientas que le permitirá añadir en su navegador
todo lo que necesita para
poder utilizar Twitter rápida
y fácilmente.
97
7
Repasa
Para evaluar
1. Lee el resumen.
UNIDAD
ERES CAPAZ DE…
Para evaluar
Resolver problemas sobre máquinas simples
R18
7
El movimiento
R18
actividad
interactiva
Resumen de la unidad
Este recurso presenta el resumen de la actividad 1 del libro del
alumno, con algunos huecos para
completar. Puede solicitar que
elijan entre las palabras que aparecen en el recuadro o que digan
la respuesta correcta sin ver las
opciones. Si le parece conveniente, puede pedir que aprendan de
memoria este resumen.
Amplíe los esquemas de la actividad 2 para resolverla en común.
Vaya preguntando a distintos alumnos para evaluar sus conocimientos, y pida siempre que justifiquen
las respuestas.
En el esquema que muestra el
movimiento de la bicicleta, se
ve que la fuerza del pedaleo es
mayor que la fuerza del rozamiento, luego la velocidad aumenta.
En el tercer dibujo, la fuerza del
pedaleo es igual a la fuerza del
rozamiento, lo que se traduce en
que la bicicleta se mueve a la
misma velocidad. En el último dibujo, el ciclista deja de pedalear, por
lo que la fuerza del rozamiento hará
que la velocidad vaya disminuyendo
hasta que se detenga.
El siguiente esquema muestra un
lanzamiento hacia arriba. La gravedad va frenando la pelota, hasta que esta se detiene y comienza
a caer aumentando su velocidad.
El tercer esquema muestra un
lanzamiento hacia delante. Se observa la trayectoria curva y el aumento que va experimentando la
velocidad.
98
Los cuerpos están detenidos o se mueven en línea recta sin
variar su velocidad hasta que actúe una fuerza sobre ellos.
La fuerza de rozamiento actúa sobre los cuerpos en movimiento y los frena.
Pruebas
La velocidad indica lo rápido que se mueve un cuerpo. Se averigua dividiendo el espacio que recorre el cuerpo entre el tiempo que emplea.
A
de ingenio
La fuerza de gravedad hace que aumente la velocidad de los cuerpos que caen
y disminuya la de los cuerpos que se lanzan hacia arriba.
Divida a los alumnos en grupos y
deje tiempo para que resuelvan
las pruebas de ingenio. Luego,
amplíe cada problema y pida a
alumnos de cada grupo que lo resuelvan sobre la página proyectada. Pregunte a los demás si están
de acuerdo con la resolución y, si
no lo están, por qué.
¿Cuál de los trogloditas
tendrá que hacer más fuerza
para mover la piedra?
B
Las máquinas simples
Las principales máquinas simples son la rueda, la polea, el plano inclinado y
la palanca.
¿Cuál de las
carretillas será
más fácil de
levantar?
La rueda disminuye la fuerza de rozamiento. La polea cambia la dirección de
una fuerza. La palanca y el plano inclinado permiten aplicar fuerzas menores.
2.
C
ESTUDIO EFICAZ. Estudia estos esquemas y explica lo que ocurre en cada uno de ellos.
fuerza de
rozamiento
¿A cuál de
las pirámides
hay que enviar a
los trabajadores
más fuertes?
fuerza del
pedaleo
La velocidad aumenta.
La velocidad
se mantiene.
La velocidad
disminuye.
a
b
velocidad
fuerza de gravedad
La pelota sube, se detiene y baja.
3.
La pelota sigue una trayectoria curva.
ESTUDIO EFICAZ. Elabora un cuadro sobre las máquinas simples.
1. Resuelve las pruebas de ingenio de la página y explica la solución.
2. Inventa tú otra prueba de ingenio parecida a estas.
Incluye su utilidad y, en el caso de la palanca, sus tipos.
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Más información en la red
Ideas TIC
Máquinas de efectos encadenados
http://www.youtube.com/watch?v=RpzcQhh1azA&feature=related
Contratación de dominios
http://observatorio.cnice.mec.es/modules.php?op=modload&name=
News&file=article&sid=276
En este vídeo se muestran
varias máquinas de efectos
encadenados. Funcionan a
base de una ingeniosa combinación de palancas, planos
inclinados y ruedas. Puede
mostrar algunas de estas
máquinas para terminar la
unidad de un modo lúdico.
En este artículo del Observatorio Tecnológico del ISFTIC,
su autora, Pilar Ayuso, argumenta sobre la conveniencia
de contratar una dirección IP
fija y un nombre de dominio
asociado a ella para publicar
en Internet las páginas web
del centro.
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