Informe Ciencias Naturales.

Informe desarrollo guía
“El movimiento”
Matías Bravo, Víctor Orellana, Martín Pérez.
Licenciatura en Educación y Pedagogía en Educación General Básica
Ciencias Naturales 2
Docente de Cátedra: Claudio Ramírez Bravo.
Copiapó, 31 de Mayo del 2023.
Introducción.
El presente documento tiene como objetivo exponer el desarrollo de la guía titulada
“Física del movimiento”. La resolución de las actividades no tienen como objetivo dar
respuestas monótonas y superficiales. Sino que sean respuestas desarrolladas de forma
profunda y que plasmen actitudes que simbolizan el interés por la física, y su aplicación
en la vida diaria. De tal modo que resolver las actividades resulten en aprendizajes
significativos para el equipo y a nuestra formación profesional.
Índice.
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Introducción..................................................................................................................... 1
Descripción del movimiento. ................................................................................................... 3
1.1 Actividad “Contestar el recuadro de preguntas para conocimientos previas” ................... 3
Análisis del movimiento. .......................................................................................................... 4
1.2 Actividad recuadros de movimientos. .............................................................................. 4
1.3 Actividad Mapa de Santiago ............................................................................................ 5
1.4 Actividad Replanteamiento de la situación anterior. ....................................................... 7
1.5 Actividad Sistemas de referencias. ................................................................................. 9
1.6 Actividad sistema de referencia a nivel global .............................................................. 11
Actividad “Descubriendo el concepto de Rapidez” .............................................................. 15
1.7 Actividad: ¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad? ......................................... 16
1.8 Actividad: ¿La velocidad determina el tipo de movimiento? ........................................... 17
1.9 Actividad: ¿Que pasaría si la velocidad de un cuerpo no es constante? ...................... 17
1.10 Actividad: Representación gráfica del movimiento. ...................................................... 18
Relatividad del movimiento .................................................................................................... 20
Actividad 1.11 ¿Movimiento relativo? .................................................................................. 20
Actividad 1.12 Profundización del movimiento relativo. ...................................................... 21
Conclusión. ............................................................................................................................. 23
Descripción del movimiento.
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Considerando los conocimientos previos del equipo, es necesario responder la siguiente pregunta ¿Has
caminado desde tu casa al colegio? ¿Has pensado alguna vez cuales son las variables que debes tomar en
cuenta para hacer el recorrido?
El recorrido que hacemos como estudiantes hacia la universidad es diverso. Pues algunos caminan, como
otros viajan en bicicleta o vehículos motorizados, debido a la distancia amplia entre los hogares y el centro
educativo. Y ese trayecto consideramos variables tales como el tiempo de duración del recorrido para llegar
antes del inicio de las clases, evitando retrasos. Y a la hora de considerar el tiempo, lo vinculamos a la
distancia. Pues mientras mayor distancia de recorrido, manteniéndose un ritmo de velocidad, más tiempo
de duración para terminarlo.
1.1 Actividad “Contestar el recuadro de preguntas para conocimientos previas”
¿Qué es el movimiento?
El movimiento es cuando ocurre un cambio de posición.
¿Cómo podemos saber cuándo cuando un cuerpo está en movimiento?
Creemos que eso se puede saber si es que hay un sistema de referencia. Es decir, un cuerpo se mueve en
relación a otro.
¿Qué tipo de movimiento conoces?
Como equipo conocemos movimientos tales como los movimientos rectos y los movimientos curvos.
(M.R.U, M.R.U.A y M.C.U)
¿Qué quiere decir que un cuerpo esté acelerando?
Quiere decir que está variando su velocidad, se vuelve más rápido o más lento.
Análisis del movimiento.
Como equipo , evocamos escenarios donde existía movimiento. Ya sea de personas, vehículos, animales,
etc. Y luego de aquello, elaboramos una lista exhaustiva de todo lo que se mueve en nuestra vida diaria.
Indicando si el movimiento es en línea recta o curva.
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1.2 Actividad recuadros de movimientos.
Objetos Observados
Movimiento recto o curvo
Vehículos de carreteras
Movimiento Recto
Personas caminando o corriendo
Movimiento Recto
Lanzamiento de una piedra
Movimiento Curvo
Aves volando
Movimiento Recto y Curvo
Las trayectorias corresponden a la línea imaginaria que describe los cuerpos en movimientos. Las
trayectorias de los cuerpos observados por nosotros corresponden a trayectorias rectas como también
curvas, algunos circunferenciales y otros integrando diversos tipos de movimientos en su trayectoria.
1.3 Actividad Mapa de Santiago
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Saliendo de Santiago, se marcó el recorrido hecho por distintas comunas.
Además hacemos entrega de la distancia medida en kilómetros de estas comunas en relación a Santiago. A
continuación, te proporciono las distancias aproximadas en kilómetros desde Santiago hacia las localidades
que mencionaste:
Maipú: 16 km
Padre Hurtado: 32 km
Peñaflor: 32 km
Talagante: 37 km
Melipilla: 70 km
Paine: 46 km
Buin: 26 km
Renca: 15 km
Quilicura: 16 km
Colina: 28 km
El Cajón del Maipo: 47 km
Puente Alto: 22 km
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Pirque: 32 km
Como se puede observar en el mapa, la forma geométrica que siguen los caminos que unen Santiago con
las comunas se trata de líneas rectas.
1.4 Actividad Replanteamiento de la situación anterior.
La actividad anterior hizo notar algo muy importante para el equipo. Y es que se usó a Santiago como punto
referencia para referirse el movimiento a las demás comunas. Es decir, para definir movimiento es
necesario indicar la posición de un cuerpo físico en función de otro, influyendo en la medición en
kilómetros de distancia entre las comunas y Santiago. Dicha medida existe debido a que se escogió a
Santiago como punto de referencia. Y según el punto de referencia, dichas medidas pueden cambiar.
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El nuevo punto de referencia es Paine, y las líneas rojas se trataría de la nueva ruta a elegir. La forma final
cambia, pero las líneas siguen siendo rectas.
¿Cambian los resultados? ¿Se mantienen algunos fijos? ¿Porqué será?
Los resultados cambian en aspectos tales como la forma final, y ya que Paine es el nuevo punto de referencia
se alteran las medición de las distancias entre el punto de referencia y las comunas de alrededor. Quedando
en los siguientes valores:
Maipú: 30 km
Padre Hurtado: 20 km
Peñaflor: 16 km
Talagante: 16 km
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Melipilla: 42 km
Buin: 18 km
Renca: 46 km
Quilicura: 50 km
Colina: 44 km
El Cajón del Maipo: 51 km
Puente Alto: 24 km
Pirque: 13 km
Los cambios que se presentan, ya sea en distancia y la forma final de los movimientos se relacionan a qué
se escogió un nuevo punto de referencia que permite posicionar a las demás comunas. Por lo que se
concluye que la posición de las comunas, junto a los movimientos cambian al ser Paine el nuevo punto de
referencia del movimiento.
1.5 Actividad Sistemas de referencias.
Existen sistemas de referencia para describir el movimiento. Tanto unidimensional como bidimensional y
tridimensional. Siendo el segundo el más usado, y tiene como protagonista al uso de un plano cartesiano
que posee dos ejes: Uno horizontal llamado eje de las abscisas (Eje X) y uno vertical llamado eje de las
ordenadas (Eje Y). Y un punto en ese plano posee coordenadas para explicitar su ubicación a partir de la
distancia entre los ejes X e Y y un punto de orígen. Tal como se aprecia en la siguiente imagen
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Aplicaremos lo anterior mencionado a la ciudad de Copiapó. Determinaremos qué calles podrían ser los
ejes de las ordenadas y las abscisas, y cuál sería el punto de orígen.
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Determinamos que el punto de origen de nuestra representación de un plano cartesiano es la plaza de armas
de Copiapó. Y que los ejes correspondientes serían las calles que intersectan en una esquina, es decir, el
punto de origen. Las calles Chacabuco y Bernardo O'Higgins corresponden a los ejes de abscisa y ordenada
respectivamente.
Estableciendo dichos puntos de referencia se puede determinar la posición, en función de los anteriores
puntos, de diversos emplazamientos tales como la comisaría de Carabineros, Hoteles, Laboratorios,
Tiendas, Museos, etc.
1.6 Actividad sistema de referencia a nivel global
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Geográficamente se requiere referencias para posicionar lugares en el globo terráqueo. Las coordenadas
geográficas nacen de la misma forma que con las coordenadas del plano cartesiano: Se define a partir de
puntos de referencia o elementos referenciales. Aquí es donde entran conceptos geográficos tales como
meridianos y paralelos. Que corresponden a líneas imaginarias para señalar localización en la superficie
terrestre.
Obsérvese la siguiente imagen:
Los paralelos y meridianos nos invitan a pensar en el plano cartesiano y sus ejes. Resulta que para designar
coordenadas geográficas se hacen en función de paralelos y meridianos, como si se tratase de un plano
cartesiano planetario. Y cabe señalar dos grandes detalles: Como en un plano cartesiano, las coordenadas
geográficas se expresan a partir de dos puntos de origen: La línea del Ecuador o también llamado “Paralelo
0” y el meridiano de Greenwich “Meridiano 0”
Obsérvese la siguiente imagen y como se asemeja a un plano cartesiano, el eje Y corresponde al Meridiano
de Greenwich. Y el eje X al paralelo 0 o línea del Ecuador.
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Las coordenadas se determinan a partir del meridiano y paralelo cero, y se hacen involucrando el concepto
de Latitud y Longitud, la primera es la distancia en grados, minutos y segundos que hay con respecto al
paralelo principal, que es el ecuador (0º). La latitud puede ser norte y sur. Mientras que la Longitud es la
distancia en grados, minutos y segundos que hay con respecto al meridiano principal, que es el meridiano
de Greenwich (0º).La longitud puede ser este y oeste.
Con lo anterior planteado, sabiendo que las coordenadas de un punto geográfico se definen en base a la
distancia entre los “ejes” paralelo y meridiano 0°, como equipo tabulamos las coordenadas de los siguientes
lugares:
Longitud es la distancia de la ciudad en relación con el meridiano de Greenwich, mientras que la latitud es
la distancia entre la ciudad y la línea del Ecuador.
Ciudad
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longitud
latitud
Santiago
O70°38'53.77"
S33°27'24.98"
Valparaíso
O71°37'38.1"
S33°2'21.55"
Viña del mar
O 71° 33' 6.59"
S 33° 1' 28.45"
Concepción
O73°2'59.17"
S36°49'37.16"
Antofagasta
O70°23'43.44"
S23°39'8.5"
Valdivia
O73°14'45.2"
S39°48'51.19"
Temuco
O72°35'54.31"
S38°44'22.74"
Arica
O70°17'52.51"
S18°28'28.56"
Iquique
O70°8'20.87"
S20°13'13.3”
O71°14'56.18"
S29°54'16.31"
La serena
Punta arenas
O70°54'40.64"
S53°9'17.39"
Talca
O71°39'19.5”
S35°25'35.04"
Relacionando lo anterior al tema central de las actividades, podemos concluir que para describir y explicar
el movimiento de un móvil es necesario hacerlo bajo un sistema de referencia, por lo que hay cambio de
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coordenadas o posición en un transcurso de tiempo determinado.
Actividad “Descubriendo el concepto de Rapidez”
¿Podrá cuantificarse la medida de que tanto cambió la posición de un cuerpo? ¿Qué variables habríamos de
considerar? Para ello realizamos la siguiente actividad. Decidimos ampliar el campo de acción, y salimos
a la calle. Un integrante del equipo recorrió una cuadra de 144 m, de esquina a esquina, en 1:30 minutos
o 90 segundos.Mientras que otro integrante tardó 2:30 minutos en recorrer la cuadra.
Distancia recorrida
Tiempo empleado
144 Metros
150 segundos
14
144 metros
𝑟𝑎𝑝𝑖𝑑𝑒𝑧 =
90 segundos.
144 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
150 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠
= 0,96 𝑚/𝑠
𝑟𝑎𝑝𝑖𝑑𝑒𝑧 =
144 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
90 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠
= 1,6 𝑚/𝑠
Dividir la distancia y el tiempo empleado da un cociente, y respetando las unidades de medida corresponde
a 0,96 m/s y 1,6 m/s respectivamente. Dichos valores corresponden a la rapidez. Y como se puede observar,
el tiempo de la distancia recorrida por unidad de tiempo son distintas. En el primer caso, se avanza 0,96
metros por segundo, mientras que el segundo caso recorre 1,6 metros por segundo. Lo que denota que uno
avanza más rápido que el otro, por lo que hay mayor rapidez. Y por ello es que el integrante que tomó
mayor rapidez se tardó menos en recorrer la cuadra de esquina a esquina.
Por lo que se concluye que la rapidez se define matemáticamente de la siguiente forma:
𝑣 =
𝑆
𝑡
Donde “v” corresponde a rapidez, “s” a la distancia recorrida y “t” el tiempo empleado.
1.7 Actividad: ¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad?
El término rapidez y velocidad tiende a usarse como sinónimos. Sin embargo se tratan de conceptos
distintos. Físicamente hablando se tratan de conceptos que difieren por su naturaleza. la rapidez se trata de
una magnitud escalar. Es decir, es valor con unidades de medida.
¿Pero cómo presentar la rapidez de forma gráfica en un plano o espacio? De esa duda es que salen a la
palestra los vectores que corresponden a un segmento de una línea recta, dotado de un sentido y dirección.
Con estos elementos podemos llegar a graficar a donde se mueve un objeto con rapidez. Si a la rapidez de
un cuerpo le agregamos sentido de recorrido, estamos hablando de velocidad, hablamos pues de una
magnitud vectorial Como se observa debajo:
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Por lo tanto, la diferencia entre rapidez y velocidad es que la primera se trata de una magnitud escalar,
mientras que la velocidad es una magnitud vectorial porque a la par de tener el valor, señala dirección y
sentido de movimiento.
1.8 Actividad: ¿La velocidad determina el tipo de movimiento?
Si un cuerpo mantiene una velocidad constante, es decir, mantiene su rapidez, dirección y sentido; entonces
estamos hablando de un movimiento rectilíneo uniforme.
¿Qué ejemplos puedes citar, tomados de la naturaleza o nuestra experiencia , que correspondan a
movimientos rectilíneos uniformes? ¿Qué tan buenos ejemplos son?
Se nos ocurren ejemplos de M.R.U. tales como el recorrido de un caracol o el movimiento de las nubes en
el cielo. Se nos ocurre como buenos ejemplos de MRU debido a que son movimientos que mantienen una
rapidez, sentido y dirección. Es decir, velocidad constante. Un caracol es lento, y al ascender un árbol lo
hace en una lenta velocidad constante y en sentido hacia arriba y dirección vertical. Por otro lado, las nubes
se pueden considerar buen ejemplo debido a que como en el caso anterior el movimiento de las nubes, al
menos si fijamos la observación bajo ciertos momentos del día y periodos de tiempo, podemos aseverar que
la velocidad es constante y en línea recta.
1.9 Actividad: ¿Que pasaría si la velocidad de un cuerpo no es constante?
Por ejemplo, pensar en el aterrizaje de un avión. Antes de aterrizar el avión este posee una velocidad
constante. No obstante, al aterrizar el avión ocurre algo. Y es que de a poco reduce su movimiento hasta
detenerse. ¿Qué ocurrió? Claramente la rapidez fue variando, y con ello su velocidad. Para cuantificar estos
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cambios de la velocidad de un móvil y el tiempo en que se produce se introduce el concepto de aceleración
que es el cuociente entre el cambio de velocidad y el tiempo en que se produce ese cambio.
Expresado como:
𝑎 =
𝑣 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑣 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝛥𝑣
=
𝑡 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑡 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝛥𝑡
“a” corresponde a aceleración y “delta ve” y “delta t” corresponden a las variaciones de la velocidad y el
tiempo que se obtienen a partir de la resta del estadio inicial por el estadio final.
La unidad de medida de la aceleración es el 𝑚/𝑠2 , lo que expresa que un móvil avanza “x metros por
segundo transcurrido”. Si desacelera quedaría un valor negativo acompañando, quedaría - 𝑚/𝑠2 , lo que
expresa que un móvil disminuye “X metros por segundo transcurrido”. Por lo que también se concluye que
la aceleración posee dirección y sentido, es una magnitud vectorial.
1.10 Actividad: Representación gráfica del movimiento.
El movimiento es algo presente en la vida cotidiana, y varios factores influyen en él. Hemos abordado la
importancia de un sistema de referencia que permita posicionar objetos, la rapidez, velocidad y aceleración.
entre otros elementos que se categorizan en magnitudes escalares o vectoriales. El movimiento puede
representarse gráficamente a partir de datos que constituyen en variables dependientes e independientes
del movimiento.
Caso 1: Supongamos que un ascenso se mueve a una velocidad constante de 1 m/s durante 10 segundos.
Siendo la rapidez la variable dependiente del tiempo pues por cada segundo avanza un 1 metro, y el tiempo
una variable independiente.
En un gráfico de velocidad vs tiempo el movimiento se grafica de la siguiente forma;
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Como se puede observar, el eje horizontal (eje X) se trata del eje del tiempo y el eje vertical (Eje Y) se trata
de velocidad del ascensor. La gráfica es de línea recta debido a que la velocidad es constante, es decir, por
cada segundo transcurrido se avanza 1 metro por segundo. Y esto es constante, no varía. En los 10 segundos
se avanza la misma cantidad. Por lo que cuando hay un movimiento rectilíneo uniforme graficado en un
gráfico velocidad vs tiempo, la grafía no parte del origen sino que desde un valor en concreto del eje Y que
representa la velocidad desde el segundo cero. Una línea recta paralela con respecto al eje X.
Caso 2: Pensemos en un ciclista en una pista rectilínea con velocidad constante de 10 m/s. Es decir recorre
distancias en tiempos iguales. Puesto que la velocidad es la distancia dividida por el tiempo, si la velocidad
es constante e igual a 10 m/s tenemos que por segundo transcurrida se recorre 10 metros. Como se observa
debajo.
La gráfica de representar el movimiento pasa por el orígen debido a que el movimiento comienza desde el
tiempo cero. Y la línea es ascendente debido a que por segundo transcurrido recorre 10 metros. Fíjese en el
gráfico como entre segundos a segundos la distancia aumenta de forma igual. Se recorren las mismas
distancias, en un tiempo determinado. Por lo que se trata de un movimiento rectilíneo uniforme.
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Relatividad del movimiento
Como se ha abordado en este informe de desarrollo, el movimiento requiere de un sistema de referencia
para poder describirlo. Se requiere de puntos que permitan apoyarse para describir trayectoria, distancia,
etc. Esto lleva a un cuestionamiento a que el movimiento puede ser relativo al punto de referencia que se
emplee.
Actividad 1.11 ¿Movimiento relativo?
¿Es posible que un cuerpo esté en movimiento y reposo al mismo tiempo? ¿Habrá algún ejemplo de
ello?
Para responder a ello pensamos en un auto en movimiento. Podemos afirmar que siendo pasajeros y sin ver
al exterior. Sino que observado el techo del auto podemos afirmar que el cuerpo dentro del auto se puede
percibir a asimismo como en reposo. No obstante se sabe que en el ejemplo anterior, y en relación a la
imagen, el auto está en movimiento.
El ejemplo nos invita a pensar en lo siguiente, e incluso nos revela muchas respuestas.
¿Se nota la importancia de definir un sistema de referencia para poder hablar de movimiento?
Lo planteado demuestra ello, pues sin referenciarse a un punto de referencia podemos percibir que estamos
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en reposo dentro del auto. No obstante, si miramos por la ventana podemos describir el movimiento que
estamos haciendo pues lo describimos en base a lo que está en el exterior. Ya sea en función de alejarse de
un objeto o acercarse a uno. Por lo que el movimiento es relativo debido a que debe referirse en base a un
marco de referencia. El cual puede cambiar a juicio de cada observador y por ende, cambiar como se
describe el movimiento.
Actividad 1.12 Profundización del movimiento relativo.
De los ejemplos donde se muestran claramente como un cuerpo, con respecto a un sistema de referencia,
está en reposo y, con respecto a otro, está en movimiento o viceversa. Podemos citar el ejemplo de la
rotación de la tierra en torno al sol. Sin duda la tierra gira alrededor del sol, se mueve respecto al sol. No
obstante, si los habitantes de la tierra fijan como sistema de referencia a la superficie terrestre, podemos
asegurar que se encuentran en reposo. No obstante se trata de un caso de movimiento relativo, pues al
cambiar el punto de referencia del movimiento cambia totalmente el como se describe el movimiento. Las
personas están en reposo con respecto a la tierra, pero la tierra está en movimiento en relación al sol. Como
se observa, el movimiento es relativo desde quien lo observa y de donde lo observamos.
La siguiente fotografía es elocuente al respecto:
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Las personas de los autos se ven casi en reposo uno con respecto al otro al casi equiparar la rapidez. Pero
el niño ve los autos en movimiento al ponerse el mismo como punto de referencia. Una vez más, el
movimiento es relativo.
Conclusión.
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En conclusión abordar, reflexionar y resolver los ítems de esta guía fue de gran ayuda para profundizar en
conocimientos de la física del movimiento al centrarnos en conceptos físicos del movimiento como:
velocidad, desplazamiento, aceleración y trayectoria, de esa forma comprender el comportamiento de los
objetos en movimiento. Permitiéndonos evitar típicos errores de confusión de conceptos, como por ejemplo;
rapidez y velocidad, las cuales en la realidad no significan lo mismo, ya que, por un lado la rapidez es una
magnitud escalar que se centra específicamente en la cuantificación de la distancia recorrida por un objeto
en un tiempo determinado, por otro lado la velocidad es una magnitud vectorial la cual relaciona el
desplazamiento o cambio de posición de un objeto en un tiempo determinado agregarle dirección y sentido
hacia donde se dirigió el objeto en concreto. Por lo que los conceptos abordados, dejando de lado los
anteriores, demuestran estar estrechamente relacionados y se emplean para describir con precisión el
movimiento de los objetos en el espacio, que luego puede graficarse a partir de gráficos que relacionen
variables como ocurre con los gráficos distancia vs tiempo. Herramientas de vital importancia para
entender, describir, e incluso predecir el movimiento de los objetos en el mundo real e incluso considerar
como la descripción del movimiento resulta ser relativa al estar fijado a un sistema de referencias escogido
por el observador.
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