Autor: Hernán FerrariResponsable disciplinar: Silvia
BlausteinÁrea disciplinar:
FísicaTemática: Cantidad
de movimiento. Fuerzas internas. Conservación de la cantidad de
movimiento. Choques. ExplosionesNivel:
Secundario, ciclo orientadoSecuencia
didáctica elaborada por Educ.ar
Propósitos generales
Promover el uso de los equipos portátiles
en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
Promover el trabajo en red y colaborativo,
la discusión y el
intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la
autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y
facilitador del trabajo.
Estimular la
búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes
soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la
jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
En
sus trabajos sobre el movimiento de los cuerpos, Newton trabajaba con
una cantidad diferente a la que presentó en sus leyes de la mecánica.
Él estudiaba cómo variaba la magnitud que se conoce como la
cantidad de
movimiento y que es igual al producto de la masa por la
velocidad:
La
idea intuitiva tras esta definición está en que la cantidad de
movimiento depende tanto de la masa como de la velocidad. Con esta
magnitud se pueden diferenciar, por ejemplo, dos cuerpos que tienen la
misma velocidad, pero distintas masas. Así, un cuerpo con más masa será
más difícil de detener, debido a que su cantidad de movimiento es
mayor que otro menos masivo.
La magnitud cantidad de movimiento es una propiedad de
todo ente físico con o sin masa, como por ejemplo la
luz.
La cantidad de movimiento obedece a una ley de
conservación, en la que la cantidad de movimiento total de todo
sistema
cerrado
(o sea, uno que no es afectado por fuerzas exteriores y cuyas fuerzas
internas no son disipadoras) permanece constante en el tiempo. Esta
ley
de conservación es muy útil para resolver problemas de choques o
explosiones, en los que la cantidad de movimiento total debe
conservarse en
el tiempo.
Objetivos de las actividades
Que
los alumnos realicen mediciones sobre sistemas de cuerpos que
interactúan con fuerzas internas a ellos, de tal forma que se conserve
la cantidad de movimiento total del sistema. Nota: Se sugiere utilizar el
programa Geogebra para dichas mediciones
Actividad 1: astronautas
empujándose en el espacio
A partir del video, puede medirse cómo varía la posición de cada
astronauta a lo largo del movimiento. Tomen cuadro por cuadro y midan
en cada uno la posición de ambos cuerpos. 3raAC.zip
Seleccionen un sistema de referencia con origen
en el punto de contacto
entre las manos de los astronautas. Desde allí, midan la posición en
función del tiempo de los astronautas.
Realicen un gráfico de la posición en función
del tiempo para cada astronauta.
De la posición en función del tiempo, estimen la velocidad
en
función del tiempo y realicen el grafico correspondiente.
¿Cuál es la cantidad de movimiento
total del sistema de los dos astronautas antes de empujarse?
¿Cuánto debe valer la cantidad de
movimiento total entre los dos astronautas luego de empujarse?
Luego de medir las velocidades
finales de ambos astronautas, estimen la relación de sus masas.
Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles
sobre los pasos realizados en la actividad, los gráficos de posición
de
los cuerpos que hayan podido medir y las conclusiones a las que hayan
podido arribar.
A partir del video, puede medirse cómo varía la posición de cada
astronauta a lo largo del movimiento. Tomen cuadro por cuadro y midan
en cada uno la posición de ambos cuerpos. 3raB.zip
Seleccionen un sistema de
referencia con
origen en el punto de contacto entre las manos de los astronautas.
Desde allí, midan la
posición en función
del tiempo de los astronautas.
Realicen un gráfico de la posición en función del tiempo para cada
astronauta.
De la posición en función
del tiempo,
estimen la velocidad en función del tiempo y realicen el gráfico
correspondiente.
¿Cuál es la cantidad de
movimiento total del sistema de los dos astronautas antes de
empujarse?
¿Cuánto debe valer la
cantidad de movimiento total entre los dos astronautas luego de
empujarse?
Luego de
medir las velocidades finales de ambos astronautas, utilicen las
masas
estimadas en la actividad 1 y evalúen la masa de la
carga que sostiene el astronauta de la derecha.
Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles
sobre los pasos realizados en la actividad, los gráficos de posición
de
los cuerpos que hayan podido medir y las conclusiones a las que hayan
podido arribar.
Actividad 3: cuerpos
unidos a través de un vínculo y movimiento de ellos al eliminarse el
vínculo
El siguiente
video sobre el movimiento circular en el espacio corresponde a
un experimento
realizado en el espacio por la Agencia Espacial Europea (ESA), donde
se
ven dos cuerpos unidos por un fino hilo que realizan un movimiento
circular, y a un astronauta que corta el vínculo en medio del
movimiento.
A partir del video, puede medirse cómo varía la posición de cada
cuerpo
a lo largo del movimiento. Tomen cuadro por cuadro y midan en cada uno
la posición de ambos cuerpos.
En
el siguiente archivo, encontrarán 93 imágenes que corresponden a los
cuadros que forman el video, numerados en orden creciente a medida que
transcurre el tiempo. Sabemos que entre cuadro y cuadro transcurre
1/25
de segundo. Circular.zip
Midan la posición de ambos cuerpos en
función del tiempo.
A partir de las posiciones en función del
tiempo de los cuerpos antes
de cortar el hilo, estimen la cantidad de movimiento total del
sistema.
Luego de cortar el hilo, se observa solo
uno de los cuerpos. Si se mide
su posición en función del tiempo, se puede calcular la cantidad de
movimiento de este cuerpo. Dado que la cantidad de movimiento
total
debe conservarse, estimen la cantidad de movimiento del cuerpo que no
se ve en la imagen y cuál debe ser su trayectoria.
Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles
sobre los pasos realizados en la actividad, los gráficos de posición
de
los cuerpos que hayan podido medir y las conclusiones a las que hayan
podido arribar.