Movimiento circular uniforme

Autor: Hernán Ferrari Responsable disciplinar: Silvia Blaustein Área disciplinar: Física Temática: Movimiento circular uniforme y aceleración centrípeta Nivel: Secundario, ciclo básico Secuencia 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 el movimiento circular uniforme, un cuerpo describe un movimiento en el que el módulo de la velocidad permanece constante durante el tiempo en que el cuerpo describe una trayectoria circular.

Aunque la rapidez del objeto es constante, su velocidad no lo es: la velocidad, una magnitud vectorial, tangente a la trayectoria, en cada instante cambia de dirección. Esta circunstancia implica la existencia de una aceleración —la aceleración centrípeta— que si bien en este caso no varía al módulo de la velocidad, sí varía su dirección.

Objetivo de las actividades

Que los alumnos estudien el movimiento circular uniforme y cómo se relacionan en este movimiento los vectores posición, velocidad y aceleración.

Actividad 1

A. Observen la primera parte del video «Movimiento circular» y luego resuelvan el cuestionario:



    Cuestionario:

  1. ¿Cómo imaginaban los griegos el universo? ¿Cómo describió Platón los movimientos en el firmamento?
  2. ¿Cómo puede representarse cualquier punto que pertenece a una circunferencia?
  3. ¿Cómo es la velocidad angular en un movimiento circular uniforme (MCU)?
  4. ¿Cuál es la ecuación para el ángulo en función del tiempo para el MCU?
  5. ¿Cómo se relaciona el período con la velocidad angular?
  6. ¿Qué tipo de movimiento describe la sombra de una palanca que realiza un movimiento circular uniforme? ¿A qué corresponde matemáticamente esta sombra?
  7. ¿Con qué expresión vectorial puede representarse el movimiento circular uniforme?
  8. Describan el invento de Apolonio para describir el movimiento de los planetas. ¿Qué tipo de trayectoria podría describir un cuerpo si se moviera según el modelo de Apolonio?
       
        B. Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan             arribado.

Actividad 2

A. Observen la segunda parte del video «Movimiento circular» y luego resuelvan el cuestionario:



    Cuestionario:

  1. ¿Qué modificación realizó Copérnico respecto del modelo griego?
  2. ¿Quién validó el modelo de Copérnico y de qué manera utilizó la Luna y la Tierra en su explicación?
  3. En el movimiento circular uniforme, cuando el módulo de la velocidad es constante, ¿el movimiento es acelerado? Expliquen la respuesta en detalle.
  4. ¿Cómo son los módulos de los vectores posición, velocidad y aceleración en un MCU?
  5. ¿Cómo es el vector velocidad respecto del vector posición y, de la misma forma, el vector aceleración respecto del vector velocidad en el MCU? ¿Cómo es el vector aceleración respecto del vector posición? Obtengan imágenes del video para copiar en el informe final, que muestren estas relaciones entre los vectores.
  6. ¿Cómo se relacionan el módulo de la velocidad angular con el módulo de la velocidad del cuerpo en el movimiento circular? ¿Cómo se relacionan el módulo de la aceleración con el módulo de la velocidad en este movimiento?
  7. ¿Cómo llamó Newton a la aceleración del MRU?
  8. ¿Qué fuerza mantiene acelerado a un cuerpo en órbita alrededor de otro? ¿Cuál es la expresión para el módulo de la velocidad en este caso si se utiliza la constante de gravitación universal?


B. Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.

Actividad 3

A. Según Apolonio, los planetas giraban en epiciclos. Utilicen el programa Modellus para realizar una simulación que muestre las distintas órbitas posibles con estos tipos de movimientos.


  1. Hagan un cuerpo que se mueva con movimiento circular uniforme (será el eferente).
  2. Hagan un segundo cuerpo que se mueva con otro movimiento circular uniforme que gire alrededor del primero. Para ello, a las coordenadas de este segundo movimiento circular súmenle las coordenadas del primero (eferente), y se obtendrá el movimiento llamado epiciclo.
  3. Realicen simulaciones con el Modellus para frecuencias del epiciclo y del eferente iguales, el doble o 4,5 veces mayor. Obtengan capturas de pantalla de estas simulaciones para agregarlas en el informe final.


B. Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.