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Historia F+Q

Enseñando física y química a través de su historia. Un blog colaborativo de los alumnos del Master de Secundaria

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2º_Bloque 4. El movimiento y las fuerzas

Newton en 5 minutos, ¿Realidad o Ficción?

Volviendo del trabajo a casa he visto como un chaval de 12-13 años iba buscando en el móvil como estudiarse las leyes de  Newton en 5 minutos. Así que me he planteado hacer este blogResultado de imagen de newton basándome en ese razonamiento.

Intentare hacer una síntesis que se lea en breve minutos para luego ver si somos capaces de enfrentarnos a las preguntas con solo 5 minutos de breve resumen, sobre los 3 principios del movimiento.

Isaac Newton

Fue un científico ingles de los siglos XVII y XVIII, nació el 4 de enero de 1643 y murió el 31 de marzo de 1727. Es principalmente conocido por sus 3 leyes del movimiento que dieron pie a su conocida ley de la gravitación universal.

Leyes del movimiento

1º-Ley de la inercia

Un cuerpo permanecerá en un estado de reposo (velocidad cero) o de movimiento rectilíneo a velocidad constante, siempre y cuando una fuerza externa neta no actúe sobre él.

Ejemplo. Un auto se mueve a una velocidad de 100 m/s durante todo un viaje. Calcula el valor de la fuerza externa neta aplicada sobre él.

Como no varía su movimiento y es constante F= 0 N

2º-Ley de la inercia

La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración. La tierra por ej. tiene una aceleración (gravedad)  de 9,8 m/s2, por lo cual la fuerza que nos atrae a ella es el Peso, el cual es proporcional a nuestra masa.

F=m*a

Ejemplo. Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg. una aceleración de 1,2 m/s2. Calcular la magnitud de dicha fuerza.

F= 2.5 kg* 1.2 m/s2 = 3N

 

3º-Ley de acción- reacción.

Dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

Ejemplo. Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.

Actividad

  • Después de leer el Blog.

a)Define los siguientes conceptos: Fuerza, aceleración, masa, peso y gravedad.

b)Razona: ¿Por qué es erróneo decir que pesamos los Kg que marca la bascula?

  • Resuelve los siguientes problemas y relacionados con la segunda ley de Newton.

a)Calcular la magnitud de la aceleración que produce una fuerza cuya magnitud es de 50 N a un cuerpo cuya masa es de 13,000 gramos. Expresar el resultado en m/s2.

b)Determinar la magnitud de la fuerza que recibe un cuerpo de 45 kg, la cual le produce una aceleración cuya magnitud es de 5 m/s2.

  • Calcula el valor del peso de los siguientes objetos, a partir de la masa que se indica. Expresa el resultado en la unidad de fuerza del SI.

a) Un paquete de arroz de masa 1 kg.

b) Un cuadernillo que tiene una masa de 150 g.

c) Una pequeña pieza de 150 mg de masa.

d) Un vaso, cuya masa es de 200 g.

e) Una bolsa de naranjas de 4 kg de masa.

f) Una pieza de acero de 2 toneladas.

Bibliografía

Física, Volumen I. Paul A. Tipler. Editorial Reverte, S.A. Bilbao, 1.995.

http://www.areaciencias.com

https://www.fisicanet.com.ar/fisica/f1_dinamica.php

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La gravedad de la peste

“Hacia 1665 la peste bubónica llegó a Londres en un barco algodonero proveniente de Ámsterdam. En los siguientes años morirían, entre el hacinamiento, la suciedad, el hambre y las ratas, más de cien mil personas. En agosto, la Gran Peste llegó a Cambridge y obligó a cerrar la Universidad.

Isaac Newton acababa de graduarse y, por sus trabajos en el teorema del binomio, ya se intuía que podía llegar a ser un físico y un matemático brillante. Así que imagino que le resultó algo decepcionante tener que volver a Woolsthorpe Manor, la casa de su familia, sin tener muy claro cuándo podría volver a su alma mater si es que podía.

Los años en Lincolnshire fuero muy productivos y, de hecho, allí ocurrió una de las anécdotas más conocidas de la Historia de la ciencia y, ya puestos, de la horticultura. Sentado bajo un árbol, una manzana se cayó y le golpeó en la cabeza. Ahí nació, según cuenta la historia, la Ley de la Gravedad.”

 

Indicaciones para el docente:

Primer paso – Vamos a dejar unos minutos para que los alumnos lean el texto “La gravedad de la peste” (que nos servirá de introducción al tema de la ley de la gravedad) y después lo pondremos en común. Apuntaremos a la pizarra cuáles son las ideas que van saliendo de la puesta en común.

Segundo paso – Vamos a mirar un pequeño vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=86ZNmoAdlNg

Tercer paso – Después de ver el vídeo miraremos si en él salen las ideas que habíamos apuntado en la pizarra y veremos si podemos ampliar la lista.

Algunas de las ideas que tendrían que haber salido después de leer el texto y de ver el vídeo son:  quien era Isaac Newton, qué descubrió Isaac Newton, en qué época y donde vivió Isaac Newton, cuál es la historia de la manzana, qué es la ley de la gravedad, qué es la ley de la gravitación universal, etc.

Cuarto paso – Pediremos que nuestros alumnos se pongan en grupos de 4 (si ya están los grupos cooperativos hechos en clase perfecto, si no los haremos) y repartiremos una idea para cada grupo. Cada grupo tendrá que buscar información sobre la idea que le ha tocado (durante unos 15-20 minutos) y preparar una explicación breve para hacer a sus compañeros que pueda ampliar un poco la información recogida en el texto o en el vídeo o bien explicarla de un modo que sea más fácil de entender (la pueden acompañar de una imagen, o de un breve powerpoint o prezi).

Quinto paso – Cada grupo hará su pequeña presentación (de no más de 5 minutos cada uno). El resto de clase podrá hacerles alguna pregunta si la tienen.

Sexto paso – Para finalizar vamos a pedirles como creen que se pueden aplicar algunas de las leyes de Newton a la realidad y que pongan ejemplos. Los vamos a apuntar en la pizarra y entre todos iremos debatiéndolos.

 

Objetivos de la actividad:

  • Introducir la idea de la gravedad (y quizás también la de la fuerza, de el equilibrio y de la inercia dependiendo de el grado de interés que se muestre)
  • Ver en qué momento de la historia se hizo este descubrimiento, ver que los descubrimientos salen de otros estudios y otras investigaciones previas, y también ver que siempre se pueden descubrir nuevas cosas.
  • Relacionar las leyes de Newton con fenómenos físicos que pasan en la vida cotidiana de todos nosotros.
  • Trabajar en equipo y ser capaz de expresar nuestras ideas en el grupo clase.
  • Aprender de nuestros compañeros y compañeras de clase.

 

Criterios de evaluación:

  • Tendremos en cuenta qué grado de participación de cada alumno hay en el momento de dar ideas salidas del texto y del vídeo.
  • Valoraremos como ha trabajado cada alumno en su grupo cooperativo y en qué grado se ha implicado.
  • Veremos si el alumno ha sido capaz de ver que en su entorno pasan fenómenos físicos relacionados con las leyes de Newton.

 

Bibliografía:

Texto de: Javier Jiménez (26 de Diciembre 2016), La (famosísima, pero imaginaria) manzana de Newton. Disponible en Xataka: www.xataka.com. Recuperado de: https://www.xataka.com/historia-tecnologica/la-famosisima-pero-imaginaria-manzana-de-newton

Vídeo: de Tonatiuh Moreno (27 de mayo de 2018) ¿Cómo funcionan las leyes de Newton? Disponible en CuriosaMente: http://www.curiosamente.com. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=86ZNmoAdlNg

Galileo y la Gravedad

Hoy en día, si hablamos de la gravedad como fenómeno, la gran mayoría de personas con una formación mínima lo considera una fuerza fácil de observar. Ésta fuerza se encarga de que la Tierra gire en torno al Sol, es la que hace que las mareas suban y bajen y la que permite mantenernos con los pies en el suelo. Seguir leyendo “Galileo y la Gravedad”

SpaceX ¿y si viajamos con cohetes?

Desarrollo de la actividad

Inicialmente, en el grupo aula se presenta el tema y se visualiza el video:

SpaceX, 29/09/2017, BFR | Earth to Earth, https://www.youtube.com/channel/UCtI0Hodo5o5dUb67FeUjDeA

Iniciar un debate de 5-10 min con la pregunta:

¿Cómo creéis que un avión tarda de Nueva York a Japón unas 8-9h, mientras que con este cohete tardaríamos tan solo 30min? ¿Cómo podemos ir tan rápido? ¿Por qué un cohete va más rápido que un avión?

*Considerando que deberíamos dejar a un lado el hecho que el cohete sube a altitudes superiores.

Seguimos el debate: (profesor, 5 min)

El video que se ha mostrado es muy reciente, setiembre 2017;

¿Cómo creéis que podéis mejorar las necesidades de la humanidad ante la necesidad de viajar más rápido? ¿en que campos hay que innovar?

Repartir al alumnado la página 22-23 (texto online gratuito) de la referencia sobre la primera y segunda ley de Newton: Chandrasekhar, S., (1995), Newton’s Principia for the Common Reader (pp. 22-23), New York, Estados Unidos, Oxford University Press Inc. (5 min)

Explicación del profesor (20-25 min):

Introducción del marco histórico

Tras el desconocimiento de la sociedad por saber sobre el movimiento, por qué nos movemos, Isaac Newton en 1687 publica el libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. dónde en su tercer volumen Principia desarrolla las conocidas como “tres leyes de newton” dando respuesta a tal inquietud. Las leyes de Newton constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de la mecánica clásica.

Esta teoría ha sido fundamental y de gran utilidad para la ciencia de la cinemática, el estudio del movimiento.

A continuación hemos leído el párrafo del volumen de Principia dónde se expone la teoría sobre el movimiento según I. Newton.

Se realiza un par o tres de ejercicios básicos en la pizarra sobre problemas físicos-matemáticos para ejemplificar la teoría.

Se proporciona al alumno un par de ejercicios + las preguntas abajo descritas:

  • Da respuesta con las leyes de Newton a las preguntas siguientes planteadas en el inicio de la clase:

¿Por qué un cohete va más rápido que un avión?

  • Desarrolla en unas 10-15 líneas una situación cuotidiana de esta semana dónde creas que se aplican la primera y segunda ley de Newton. Desarrolla el concepto estudiado y pon un ejemplo de cálculo (pide al profesor datos si los necesitas).

 

Objetivos y Criterios de Evaluación:

  • Contextualizar la Historia de la Física con este descubrimiento; Ubicar al científico I. Newton y la teoría de las 3 Leyes.
    • CRITERIO DE EVALUACIÓN: Mediante el debate abierto.
  • Fomentar el espíritu crítico sobre los descubrimientos de vanguardia.
    • CRITERIO DE EVALUACIÓN: mediante el debate en el aula, observar la reacción del alumno correlacionando el hecho histórico con otros.
  • Establecer la velocidad de un cuerpo como la relación entre el espacio recorrido y el tiempo.
    • CRITERIO DE EVALUACIÓN: Correcta ejecución de un problema físico- matemático de cinemática.
  • Establecer el concepto de aceleración como influyente en el vector de velocidad y fuerza.
    • CRITERIO DE EVALUACIÓN: Correcta ejecución de un problema físico- matemático de cinemática.

 

LBS

LEYES DEL MOVIMIENTO DE NEWTON

Isaac Newton cambió nuestra comprensión del Universo al descubrir y formular un conjunto de leyes físicas (1687) que nos proporcionen un método para la descripción matemática de los movimientos de los cuerpos y de los grupos de cuerpos. Son las leyes que fundaron la Física Clásica.

Para comprender las leyes de Newton, primero se desarrollarán tres conceptos fundamentales de la física clásica: fuerza, masa y cantidad de movimiento (ímpetu).

1ª Ley de Newton: Ley de la Inercia

Un cuerpo en reposo permanecerá en reposo y un objeto en movimiento continuará en movimiento con una velocidad constante a menos que actúe sobre él una fuerza resultante externa.

2ª Ley de Newton: Ley de la Fuerza

 La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

 La segunda ley explica lo que le sucede a un cuerpo que tiene una fuerza resultante distinta de cero actuando sobre él.

3ª Ley de Newton: Ley de Acción y Reacción

 Si dos cuerpos interaccionan, la fuerza del cuerpo 1 sobre el cuerpo 2, es igual y opuesta a la fuerza del cuerpo 2 sobre el cuerpo 1.

 Esta ley equivale a decir que las fuerzas siempre se presentan en pares o que las fuerzas nunca están aisladas.

ACTIVIDAD PROPUESTA

 En primer lugar, el profesor enseñará a los alumnos cuáles son las leyes de Newton, desde el punto de vista teórico y con algunos ejemplos prácticos de cada una de ellas, y les explicará que a lo largo de la historia diferentes científicos como Galileo, Hooke o Huygens han colaborado en enunciar estas leyes que finalmente las completó Newton.

Después de haber visto las leyes desde un punto de vista teórico, el docente planteará una actividad práctica, relacionada con la cotidianidad de los alumnos, para que puedan experimentar los alumnos todo lo explicado teóricamente. La metodología por experimentación es muy válida en estos casos, ya que, aumenta el interés y la motivación de los alumnos en el tema y el aprendizaje es más significativo.

Para ello, el profesor formará equipos de 4 alumnos como máximo. Todos los grupos del aula junto al profesor bajarán al patio del instituto donde se planteará un ejercicio de deslizamiento con cajas de cartón sobre diferentes superficies (diferentes materiales) que se efectuará por equipos.

Acto seguido, ya en el aula, el profesor planteará a los alumnos varias preguntas sobre la actividad realizada para que puedan reflexionar acerca de ellas en equipos. Cada equipo sacará sus propias conclusiones aplicando los conceptos sobre las leyes de Newton. Finalmente, se expondrán las conclusiones de todos los equipos para que así entre todos poder sacar una conclusión general.

Los objetivos de la actividad propuesta son:

  • Conocer las Leyes de Newton.
  • Aplicar las Leyes de Newton a través de la experimentación.
  • Fomentar el trabajo en equipo.
  • Impulsar el espíritu crítico.

Los criterios de evaluación de la actividad propuesta son:

  • Comprender las Leyes de Newton.
  • Relacionar fenómenos físicos de la vida cotidiana con las Leyes de Newton.
  • Participar de manera activa en el grupo.
  • Ser capaz de sacar conclusiones con las evidencias obtenidas mediante la experimentación.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Casanova, V. (2012). Astrofísica y Física. Recuperado el 24 de abril de 2017 de http://www.astrofisicayfisica.com/2012/09/las-leyes-de-newton.html  

Leyes de la dinámica de Newton

En el siguiente artículo se explican las tres leyes de la dinámica del Newton con ejemplos aplicados a la práctica del baseball.

http://quieropasartercero.blogspot.com.es/2011/01/leyes-de-newton.html

ACTIVIDADES:

Debes leer el artículo con atención y contestar a las siguientes preguntas.

La primera Ley de Newton establece que todo cuerpo permanecerá quieto, o se moverá en línea recta con velocidad constante si no existe una fuerza externa que lo modifique.

  • En el artículo se explica la primera ley de Newton a través de la pelota la cual no se moverá por si misma a menos que sea bateada por el jugador.

Se indica también que para que la pelota modifique su trayectoria y velocidad el cátcher debe coger la pelota. Se hace mención además a la fricción del aire y se ignora la gravedad que de la tierra que hará que la bola caiga al suelo influyendo por tanto en el movimiento de la misma. Pero, ¿qué pasaría si nos encontráramos en un espacio sin gravedad y sin ninguna otra fuerza que actuará sobre la pelota?

  • Visualiza el siguiente video e intenta justificar con la primera Ley de Newton ¿Por qué las sillas se caen del camión?

https://www.youtube.com/watch?v=x_4TqtHATWI

 Pista: Inicialmente tanto las sillas como el camión se encuentran en reposo.

La segunda ley de Newton establece para que un cuerpo obtenga una aceleración, es necesario que sobre él actúe una fuerza externa, que es directamente proporcional con la fuerza resultante e inversamente proporcional a la masa.  Se dice que la fuerza es el producto de la masa por la aceleración.

  • Explica el ejemplo que propone el artículo para explicar la segunda ley de Newton.
  • ¿Cuál es la fuerza que al ser aplicada sobre una masa de 5 kg, le aplica una aceleración de 0,4m/s?

La Tercera Ley de Newton por su parte establece que cuando dos partículas interaccionan, la fuerza F que la primera ejerce sobre la segunda, es igual y opuesta a la fuerza F que la segunda ejerce sobre la primera, estando ambas sobre la recta que une las partículas. El proceso es simultáneo. Las fuerzas existen mientras dura la interacción

Se escribe F1/2 para indicar la fuerza que el cuerpo 1 ejerce sobre el 2 y F 2/1 para indica la fuerza que el cuerpo 2 ejerce sobre el 1. Son iguales y opuestas. Están aplicadas en distinto cuerpo (de estar aplicadas las dos en el mismo se anularían).

  • En este último ejemplo se indica que el bateador al golpear la bola ejerce una fuerza sobre la misma, la pelota a su vez ejerce una fuerza igual sobre el bateador, motivo por el cual el bate de tiende a moverse para atrás al golpear.

Otro ejemplo deportivo de aplicación de la tercera Ley de Newton lo encontramos en el piragüismo. Justifica con la tercera Ley de Newton por qué la barca se mueve cuando al hacer fuerza con el remo sobre el agua.

  • Busca otro ejemplo cotidiano de aplicación de la tercera Ley de Newton.

OBJETIVOS:

  • Interpretar y comprender las leyes de la dinámica de Newton.
  • Identificar aplicaciones de las leyes de la dinámica de Newton en la vida cotidiana.

CONCEPTOS:

  • Las Leyes de la Dinámica de Newton.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

  • Comprender la lectura propuesta y vincular los ejemplos propuestos en el artículo con las leyes de Newton.
  • Razonar e interpretar correctamente las leyes de la dinámica de Newton.
  • Aplicar correctamente las leyes de Newton a ejemplos de la vida cotidiana.

“Denme un punto de apoyo y moveré el mundo”

Cita atribuida a Arquímedes (287-212 a.C.), pensador e inventor griego que descubrió el principio matemático de la palanca, entre otros. A partir de su descubrimiento comenzó el uso tecnológico de lo que conocemos como máquinas simples.

En realidad Arquímedes decía “…si hubiera otro mundo y pudiera ir a él, entonces podría mover éste” (Pappus de Alejandría. Colección matemática. 340 d.C.) Seguir leyendo ““Denme un punto de apoyo y moveré el mundo””

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