Fuerzas fundamentales
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Autor: Hernán Ferrari Responsable
disciplinar: Silvia Blaustein Área
disciplinar: Física Temática: Fuerzas
fundamentales que dan origen a todas las fuerzas Nivel:
Secundario, ciclo básico Secuencia didáctica
elaborada por Educ.ar |
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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
Las fuerzas fundamentales son aquellas fuerzas del Universo que no se pueden explicar en función de otras más básicas. Las fuerzas o interacciones fundamentales conocidas hasta ahora son cuatro: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.
La gravitatoria es la fuerza de atracción que un trozo de materia ejerce sobre otro, y afecta a todos los cuerpos. La gravedad es una fuerza muy débil y de un solo sentido, pero de alcance infinito.
La fuerza electromagnética afecta los cuerpos eléctricamente cargados y es la fuerza involucrada en las transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas. Es mucho más intensa que la fuerza gravitatoria, tiene dos sentidos (positivo y negativo) y su alcance es infinito.
La fuerza o interacción nuclear fuerte es la que mantiene unidos los componentes de los núcleos atómicos y actúa indistintamente entre dos nucleones cualesquiera, protones o neutrones. Su alcance es del orden de las dimensiones nucleares, pero es más intensa que la fuerza electromagnética.
La fuerza o interacción nuclear débil es la responsable de la desintegración beta de los neutrones; los neutrinos son sensibles únicamente a este tipo de interacción. Su intensidad es menor que la de la fuerza electromagnética y su alcance es aún menor que el de la interacción nuclear fuerte.
En la actualidad, los científicos intentan demostrar que todas estas fuerzas fundamentales, aparentemente diferentes, son manifestaciones, en circunstancias distintas, de un modo único de interacción. La expresión «teoría del campo unificado» engloba a las nuevas teorías en las que dos o más de las cuatro fuerzas fundamentales aparecen como si fueran básicamente idénticas.
Objetivo de las actividades
Que los alumnos conozcan cuáles son las fuerzas fundamentales y las principales características de cada una de ellas.
Actividad 1
1. Observen los siguientes videos. Respondan las preguntas que están a continuación de cada uno.
Video
1: Fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil
- a) ¿Cómo se llaman las cuatro fuerzas fundamentales?
- b) ¿Qué efecto tiene la fuerza nuclear fuerte dentro del núcleo atómico y cuál la interacción nuclear débil?
- c) ¿Qué alcance tiene cada una de estas fuerzas?
- d) ¿A través de qué ley Isaac Newton explicó el comportamiento de una de las fuerzas fundamentales?
- e) Expliquen el comportamiento detallado de la fuerza gravitatoria.
- f) ¿Qué experimento realizó Cavendish y cuáles fueron los resultados más destacados?
Video
3: Fuerza gravitatoria- experimento de Cavendish
- g) ¿Cuáles fueron las dos expresiones de la fuerza gravitatoria que utilizó Cavendish para su experimento?
- h) Describan detalladamente el experimento realizado por Cavendish. Incluyan los resultados que obtuvo con sus valores numéricos. Obtengan una imagen del video de este experimento para insertar en el informe final.
- i) ¿Para qué realizó el experimento cambiando las masas pequeñas a un lado y al otro de las masas grandes? ¿Qué datos necesitaba conocer previamente para poder obtener estos resultados?
- 2. Realicen un informe con el programa Writer de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.
Actividad 2
1. Observen los siguientes videos. Respondan las preguntas que están a continuación de cada uno.
Video
4: Fuerzas fundamentales
- a) ¿Qué similitudes y diferencias se pueden encontrar entre las fuerzas gravitatorias, electrostáticas y magnéticas?
- b) Escriban las expresiones que describen las fuerzas gravitatorias, eléctricas y magnéticas.
- c) ¿Qué sutil diferencia se puede encontrar en la fuerza magnética respecto de las fuerzas gravitatoria y electrostática (esto implica que no existe la carga o monopolo magnético)?
- d) ¿Qué experimento realizado por Oersted relacionó la corriente que circula por un conductor con el magnetismo? Realicen una descripción detallada del experimento.
- e) En el video, obtengan dos imágenes de las dos configuraciones entre el alambre con corriente y la brújula de los experimentos de Oersted. Deberán insertarlas en el informe final.
- f) ¿Qué valor con sus unidades toma en el sistema internacional la constante que acompaña a cada una de estas tres fuerzas?
- g) ¿Qué relación se obtiene entre las constantes eléctrica y magnética? ¿A qué conclusión permitió arribar esta observación?
Video
6: Unificación de fuerzas fundamentales
- h) ¿Qué famoso físico pasó los últimos 20 años de su vida tratando de hallar una teoría que unificara las cuatro fuerzas fundamentales en una sola fuerza?
- i) ¿Cuáles de las cuatro fuerzas fundamentales se han podido unificar?
2. Realicen un informe con el programa Writer de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.