Gravedad y caída de los cuerpos

	`Autor: Hernán Ferrari` `Responsable disciplinar: Silvia Blaustein` `Área disciplinar: Física` `Temática: Caída de los cuerpos en el vacío` `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

De las cuatro fuerzas fundamentales identificadas por los físicos —nuclear fuerte, eléctrica débil, eléctrica estática y de gravedad—, la fuerza gravitacional es la menos comprendida. Actualmente, los físicos aspiran a llegar hacia la Gran Teoría Unificada, en la que todas esas fuerzas estén unidas en un modelo físico que describa el comportamiento total del universo. En este momento, la fuerza gravitacional es el problema, la fuerza que se resiste a la unión.

A pesar del misterio detrás de los mecanismos de la gravedad, los físicos han podido describir bastante ampliamente el comportamiento de los objetos bajo la influencia de esta fuerza. Albert Einstein desarrolló una descripción más completa de la gravedad en su teoría general de la relatividad.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

Analicen la caída de los cuerpos en el vacío.
Aprendan que la aceleración constante con la que caen los cuerpos es independiente de su masa.

Actividad 1: Galileo y la caída de los cuerpos

Miren la primera parte del video sobre la gravedad y la caída de los cuerpos y luego respondan el cuestionario. Para hacerlo, pueden utilizar el procesador de textos disponible en sus equipos portátiles.

Cuestionario

a) ¿Cómo es la caída de un cuerpo en el vacío?

b) Enuncien la ley de la gravedad.

c) ¿De qué manera afecta la forma de un cuerpo su caída en la atmósfera de la Tierra?

d) En el video se muestra la caída de una moneda y una pluma en presencia del aire de la atmósfera. ¿Qué sucede con la caída de estos cuerpos cuando se hace vacío dentro del recipiente en el que caen?

e) En el experimento que realiza el astronauta en la Luna se observa que dos objetos caen con la misma aceleración dado que allí no hay una atmósfera que pueda frenar una pluma al caer. ¿Por qué se ve que ambos objetos caen con más lentitud que la moneda y la pluma en la Tierra en el experimento anterior?

f) ¿Cuál fue la contradicción que le permitió a Galileo proponer que todos los cuerpos deben caer con la misma aceleración?

g) ¿Qué propuesta para la caída de un cuerpo y los espacios que recorre en intervalos de tiempos sucesivos hizo Leonardo Da Vinci?

h) ¿Cuál fue la propuesta que realizó Galileo para las distancias recorridas por un cuerpo que cae durante intervalos sucesivos de tiempo? ¿Mediante qué experimentos pudo concluir esta dependencia?

i) ¿Cómo varía la distancia total recorrida por un cuerpo en caída libre en función del tiempo? Expresar esta relación a través de una ecuación que relacione ambas variables.

Actividad 2: Velocidad y movimiento

Miren la segunda parte del video sobre la gravedad y la caída de los cuerpos y luego respondan el cuestionario. Para hacerlo, pueden utilizar el procesador de textos disponible en sus equipos portátiles.

Cuestionario:

a) ¿Cómo se calcula la velocidad media con la que caen los carritos en la montaña rusa del video?

b) ¿Qué problemas aparecen cuando se intenta calcular la velocidad instantánea con la que cae un cuerpo?

c) ¿Cómo se resuelven los problemas del punto anterior? ¿Qué función se obtiene para la velocidad instantánea en función del tiempo?

d) ¿Cómo se llama la herramienta matemática utilizada para calcular la velocidad instantánea?

e) ¿De qué manera se puede calcular la aceleración de los cuerpos al caer? ¿Qué expresión se obtiene para la aceleración de un cuerpo en caída libre?

f) Escribir las tres expresiones que se obtienen para la posición, velocidad y aceleración de un cuerpo que cae bajo la acción de la gravedad.

g) ¿Cómo se llama el movimiento de un cuerpo que se mueve en forma rectilínea con aceleración constante?

h) ¿Quiénes desarrollaron la herramienta matemática que llamamos derivada?

i) ¿Para qué teoría la caída de los cuerpos fue el punto de partida de su desarrollo y quién la desarrolló?