Guía para séptimo básico de la educación chilena. Se da respuesta a ¿Cómo la gravedad afecta a la caída de los objetos?,¿Cuánta Aceleración Causa la Gravedad?¿Cómo calcular cuánto tiempo tarda un objeto en caer?¿De qué forma la resistencia del aire afecta a la caída de objetos?, etc. Se incluyen links a animaciones de internet.

1. Nombre
UNIDAD
4
LECCIÓN
Curso Fecha
2
Fuerzas
en
la
naturaleza:
Gravedad
y
movimiento
Fuerza
y
movimiento
TEN
EN
MENTE
ESTO
Después
de
leer
esta
sección,
deberías
ser
capaz
de
responder
a
estas
preguntas:
•
•
•
¿Cómo
la
gravedad
afecta
a
los
objetos?
¿De
qué
manera
la
resistencia
del
aire
afecta
a
la
caída
de
objetos?
¿Por
qué
un
objeto
que
se
lanza
horizontalmente
sigue
una
trayectoria
curva?
¿Cómo la gravedad afecta a la caída de los objetos?
http://www.science-animations.com/support-files/freefall.swf
En la antigua Grecia, un filósofo llamado Aristóteles dijo
que los objetos pesados caían más rápido que los objetos
livianos. Durante casi 2.000 años, la gente pensó que eso
era cierto. Luego, a finales de los años 1500, un científico
italiano llamado Galileo Galilei demostró que los objetos
pesados y livianos, en realidad, caen a la misma velocidad.
Se ha dicho que Galileo Galilei probó esto dejando caer, al
mismo tiempo, dos balas de cañón desde la parte superior
de la torre de Pisa. Las balas de cañón eran del mismo
tamaño, pero una de ellas era mucho más pesada que la
otra. La gente que observaba el experimento vio que ambas
balas golpearon el suelo al mismo tiempo.
¿Por qué los objetos pesados no caen más rápido que los
objetos más livianos? La gravedad atrae a los objetos más
pesados más de lo que atrae a los objetos más livianos. Sin
embargo, los objetos más pesados son más difíciles de
mover que los objetos livianos. Así, la fuerza adicional de la
gravedad que se ejerce sobre el objeto pesado se equilibra
con lo difícil que es mover a dicho objeto.
Caída libre
Pelota de Golf
Pelota de ping-pong
TIP
DE
ESTUDIO
Practica
Después
de
cada
página,
deja
de
leer
y
piensa
en
lo
que
has
leído.
Trata
de
pensar
en
ejemplos
de
la
vida
cotidiana.
No
pases
a
la
siguiente
sección
hasta
que
estés
seguro
que
has
entendido.
¿COMPRENDISTE?
1.
Describe
¿Qué
fue
lo
que
vieron
los
observadores
del
experimento
de
Galileo
sobre
las
balas
de
cañón?
______________________
Tiempo 1
Tiempo 2
Tiempo 3
Tiempo 4
2.
Predice
La
pelota
de
golf
es
más
pesada
que
la
pelota
de
tenis.
En
la
figura,
dibuja
tres
círculos
para
ilustrar
donde
estará
la
pelota
de
golf
en
los
tiempos
2,
3
y
4.
ECHA
UN
VISTAZO
En 1971, la misión Apolo XV llegó a la Luna, que carece de atmósfera. El astronauta David Scott
dejó caer desde la misma altura y al mismo tiempo, un martillo y una pluma; para maravilla de los
miles de televidentes que presenciaban este experimento en la Tierra, ambos objetos alcanzaron
el suelo lunar al mismo tiempo, con lo que el astronauta exclamó: “¡Vean, Galileo tenía razón!”
https://www.youtube.com/watch?v=BNEI9wop1KM
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Fuerza
y
movimiento

2. Nombre
LECCIÓN
1
Curso Fecha
Gravedad
y
movimiento
continuación
¿Cuánta
Aceleración
Causa
la
Gravedad?
Debido a la gravedad, todos los objetos aceleran hacia la
Tierra a una velocidad de 9,8 metros por segundo por
segundo. Esto se escribe como 9,8 m/s/s ó 9,8 m/s2
.
Así, por cada segundo que pase en un objeto en caída libre,
su velocidad aumenta en 9,8 m/s. Esto se muestra en la
siguiente figura.
Foco matemático
Un
segundo
4,9
m
14,7
m
v
=
0
m/s
hacia
abajo
v
=
9.8
m/s
hacia
abajo
3.
Calcula
¿A
qué
velocidad
se
mueve
la
bola
al
final
del
tercer
segundo?
Explica
tu
respuesta. Dos
segundos v
=
19.6
m/s
hacia
abajo
24,5
m
Tres
segundos
?
v
=
_______________________
Un
objeto
en
caída
libre
acelera
a
una
velocidad
constante.
Por
cada
segundo
que
pasa
el
objeto
cae
más
rápido
y
más
lejos
comparado
con
el
segundo
anterior.
¿Cuál
es
la
velocidad
de
un
objeto
en
caída
libre?
Supón que dejas caer una roca desde un acantilado. ¿A
cuánta velocidad va a unos pocos centímetros de alcanzar
el fondo del acantilado? Si tienes un cronómetro, se puede
calcular su velocidad final.
Si un objeto parte del reposo y sabes cuánto demora su
caída, se puede calcular su velocidad final mediante el uso
de esta ecuación:
V final = g x t
En
la
ecuación,
Vfinal
significa
la
velocidad
final
en
metros
por
segundo,
g
representa
la
aceleración
de
gravedad
(9,8
m/s2)
y
t
representa
el
tiempo
que
el
objeto
ha
ido
cayendo
(en
segundos)
Si
a
la
roca
le
tomó
4
s
en
llegar
al
suelo,
¿cuál
era
la
velocidad
de
caída
a
unos
pocos
cm
de
golpear
el
suelo?
Paso
1:
Escribe
la
ecuación.
v
final
=
g
x
t
Paso
2:
Pon
los
valores
en
la
ecuación
y
resuelve
para
obtener
la
respuesta
V
final
=
9.8
m/s
s
Foco matemático
4.
Calcula
Se
deja
caer
una
moneda
desde
lo
alto
de
una
escalera.
¿Cuál
es
la
velocidad
de
la
moneda
después
de
que
ha
caído
durante
2
s?
Muestra
tu
trabajo.
La
velocidad
de
la
roca
fue
de
39,2
m/s
al
momento
de
impactar
en
el
suelo.
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x
4
s
=
39,2
m/s

3. Nombre
LECCIÓN
1
Curso Fecha
Gravedad
y
movimiento
continuación
¿Cómo
calcular
cuánto
tiempo
demora
en
caer
un
objeto?
Supongamos que algunos trabajadores están construyendo
un puente. Uno de ellos suelta un perno de metal desde la parte
superior del puente. Cuando el perno golpea el suelo, se está
moviendo a 49 m/s. ¿Cuánto tiempo se tardó el perno en
llegar al suelo?
Paso
1:
Escribe
la
ecuación.
v
final
t= g
Foco matemático
Paso
2:
Escribe
los
valores
en
la
ecuación
y
resuélvela
para
encontrar
la
respuesta.
t
=
49
m/s
=
5
s
9.8
m/s
s
5.
Calcula
Una
roca
cae
desde
un
acantilado
y
golpea
el
suelo
a
una
velocidad
de
98
m
/
s.
¿Cuánto
tiempo
demoró
en
caer
la
roca?
Muestra
tu
trabajo.
El
perno
cayó
durante
5
s
antes
de
que
tocara
el
suelo.
¿De
qué
forma
la
resistencia
del
aire
afecta
a
la
caída
de
objetos?
Trata de dejar caer un lápiz y un pedazo de papel desde
la misma altura. ¿Qué es lo que sucede? ¿Ilustra este
sencillo experimento lo que acabas de aprender sobre la
caída de los objetos? Ahora arruga el papel formando una
bola apretada con él. Deja caer el papel arrugado y el
lápiz desde la misma altura.
¿Qué es lo que sucede? El papel estirado cae más
lentamente que el papel arrugado debido a la resistencia
que ejerce el aire. La resistencia del aire es la fuerza que
se opone al movimiento de los objetos que caen.
La mayor o menor resistencia del aire que afectará a
un objeto depende del tamaño, de la forma y de la
velocidad del objeto. El papel estirado tiene más superficie
que la hoja arrugada. Esto provoca que el papel estirado
caiga más lentamente.
¿Cómo afecta a la velocidad la resistencia del aire?
Fuerza de la
resistencia
del aire
Fuerza neta
actuando sobre
el papel
Fuerza de atracción
de la gravedad
¿COMPRENDISTE?
6.
Identifica
¿Cuál
tiene
más
resistencia
al
aire,
el
papel
estirado
o
el
papel
arrugado?
ECHA
UN
VISTAZO
7.
Explica
¿Por
qué
el
papel
arrugado
cae
más
rápido
que
el
papel
estirado?
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Fuerza
y
movimiento

4. Nombre
LECCIÓN
1
Curso Fecha
Gravedad
y
movimiento
continuación
¿Qué
es
la
Velocidad
Terminal?
A medida que la velocidad de caída de un cuerpo aumenta,
la resistencia del aire también aumenta. La fuerza hacia arriba
de la resistencia del aire sigue aumentando hasta que se
iguala a la fuerza hacia abajo de la gravedad. En este punto, la
fuerza total sobre el objeto es cero, por lo que el objeto deja de
acelerar.
Cuando el objeto deja de acelerar, no para de moverse. Cae
sin acelerar o disminuir la velocidad. Corresponde a una
velocidad constante llamada la velocidad terminal. La
Velocidad terminal es la velocidad un objeto cuando la fuerza
de resistencia del aire es igual a fuerza de gravedad.
La resistencia del aire provoca que la velocidad máxima que
alcanza el granizo cuando cae sea entre 5 m/s y 40 m/s. Sin
resistencia del aire, podría llegar al suelo a una velocidad de
¡350 m/s! La resistencia del aire también disminuye la
velocidad de caída de los paracaidistas, permitiéndoles un
aterrizaje seguro.
¿COMPRENDISTE?
8.
Describe
¿En
qué
momento
alcanza
su
velocidad
terminal
un
objeto
que
cae?
9.
Identifica
Un
paracaidista
está
cayendo
a
una
velocidad
terminal.
Dibuja
y
rotula
una
flecha
que
muestra
la
dirección
y
el
tamaño
de
la
fuerza
de
gravedad
por
debajo
del
paracaidista.
Dibuja
y
rotula
una
segunda
flecha
que
muestra
la
dirección
y
la
magnitud
de
la
fuerza
de
resistencia
del
aire
sobre
el
paracaidista.
ECHA
UN
VISTAZO
El
paracaídas
aumenta
la
resistencia
del
aire
de
este
paracaidista
y
desacelera
su
caída
hasta
que
alcanza
una
velocidad
terminal
segura.
¿Qué
es
la
caída
libre?
La
Caída
libre
es
el
movimiento
de
un
objeto
cuando
la
gravedad
es
la
única
fuerza
que
actúa
sobre
el
objeto.
La
figura
de
abajo
muestra
una
pluma
y
una
manzana
cayendo
en
el
vacío,
un
lugar
sin
nada
de
aire.
Sin
resistencia
del
aire,
caen
a
la
misma
velocidad.
https://www.youtube.com/watch?v=BNEI9wop1KM
La resistencia del aire
provoca que una
pluma caiga más
lentamente que una
manzana.
Pero en el vacío, tanto
la pluma como la
manzana caen con la
misma aceleración
debido a que ambas
están en caída libre.
ECHA
UN
VISTAZO
10.
Predice
Cuando
la
resistencia
del
aire
actúa
sobre
la
manzana
(o
el
martillo
del
video)
y
la
pluma,
¿cuál
objeto
cae
más
rápido?
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Fuerza
y
movimiento

5. Nombre
LECCIÓN
1
Curso Fecha
Gravedad
y
movimiento
continuación
Los
objetos
que
orbitan
están
en
caída
libre
Los satélites y el transbordador espacial orbitan la
Tierra. Puedes que hayas visto flotando a los
astronautas en el interior de un transbordador, a
menos que estén asegurados con cinturón a un
asiento. Pareciera que ellos no pesan. En realidad, no
tienen peso, aunque sí poseen masa.
El peso es una medida de la fuerza de gravedad
sobre un objeto. La gravedad actúa entre cualquier par
de objetos en el universo. Cada objeto en el universo
tira a todos los demás objetos. Cada objeto, que tenga
una masa determinada, tiene peso.
La fuerza de gravedad entre dos objetos depende de
las masas de los objetos y la distancia a la cual se
encuentran. Mientras más masivos sean los objetos,
mayor es la fuerza. Cuanto más cerca estén los
objetos, mayor será la fuerza. (Revise la fórmula de la ley de
gravitación universal, página 145, libro guía, Santillana)
Tu peso está determinado principalmente por la
masa de la Tierra, debido a que es muy grande y está
cerca de ti. Si te alejaras de la Tierra, pesarías menos.
Sin embargo, siempre te sentirías atraído a la Tierra y
a otros objetos, por lo que siempre tendrías peso.
Los astronautas flotan en el transbordador debido a
que la nave está en caída libre. Así es, el transbordador
siempre está cayendo. Debido a que los astronautas
están dentro del transbordador, ellos también están
cayendo. Los astronautas y el transbordador están
cayendo a la misma velocidad. Es por eso que los
astronautas parecen flotar en el interior del
transbordador.
Isaac Newton fue el primero que predijo este tipo de
caída libre, a finales del siglo 17. Él razonó que si un
cañón se colocara en una montaña y fuera disparado,
la bala del cañón caería a la Tierra. Sin embargo, si la
bala de cañón se disparara con la fuerza suficiente, la
bala de cañón nunca golpearía el suelo, por lo que
orbitaría alrededor de la Tierra. La siguiente figura
muestra este "experimento mental".
b
a
¿COMPRENDISTE?
11.
Explica
¿Cuándo
un
objeto
no
podría
tener
peso?
Explica
tu
respuesta.
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
¿COMPRENDISTE?
12.
Explica
¿Por
qué
los
astronautas
que
están
dentro
del
transbordador
espacial
flotan
y
no
caen
al
piso?
c
13.
Infiere
Comparada
con
la
bala
b,
la
bala
a
llega
al
suelo
porque
fue
disparada
con
menor
rapidez
¿qué
le
ocurriría
a
la
bala
c,
que
fue
disparada
con
mayor
rapidez
que
la
bala
b?
El cañón de Newton es un experimento mental. Newton
razonó que si una bala fuera disparada con la suficiente
rapidez mediante un cañón colocado en la cima de una
montaña la bala entraría en órbita. (8 km/seg.)
Pensamiento crítico
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Fuerza
y
movimiento

6. Nombre
LECCIÓN
1
Curso Fecha
Gravedad
y
movimiento
continuación
¿Cuáles
movimientos
se
combinan
para
hacer
orbitar
a
un
objeto?
Un objeto está en órbita (está orbitando) cuando se
mueve alrededor de otro objeto en el espacio. Cuando el
transbordador espacial orbita la Tierra, se está moviendo
a hacia adelante. Sin embargo, el transbordador también
está en caída libre. La siguiente figura muestra cómo se
combinan estos dos movimientos para provocar la órbita
de la nave.
a
b c
ECHA
UN
VISTAZO
14.
Identifica
En
la
figura,
dibuja
una
línea
que
muestre
la
vía
que
tomaría
el
transbordador
espacial
si
la
gravedad
no
actuara
sobre
él.
a. El transbordador espacial se mueve hacia delante a una
velocidad constante. Si no hubiera gravedad el transbordador
espacial continuaría moviéndose en línea recta.
b. El transbordador está en caída libre debido a que la gravedad
empuja a los objetos hacia el centro de la tierra. El
transbordador espacial se movería hacia abajo si no estuviera
viajando hacia adelante.
c. La vía del transbordador espacial sigue la curva de la
superficie de la tierra. Esta vía se conoce como una órbita.
¿Qué
fuerza
mantiene
a
un
objeto
en
órbita?
Muchos objetos en el espacio orbitan alrededor de otros
objetos. La Luna orbita la Tierra, mientras que la Tierra y los
demás planetas giran alrededor del sol. Todos estos objetos
siguen vías casi circulares. Un objeto que se desplaza en un
círculo siempre está cambiando de dirección.
Si todas las fuerzas que actúan sobre un objeto se
equilibran entre sí, el objeto se moverá en la misma
dirección y a la misma velocidad para siempre. Así, los
cuerpos no pueden orbitar si no hay una fuerza
desbalanceada que actúe sobre ellos. La fuerza centrípeta
es la que mantiene a un objeto que se mueve en trayectoria
circular. La fuerza centrípeta tira del objeto hacia el centro
del círculo. La fuerza centrípeta de un cuerpo en órbita en el
espacio viene de la gravedad.
Vía de la luna
¿COMPRENDISTE?
15.
Identifica
¿Qué
debe
ser
aplicado
a
un
objeto
para
que
cambie
de
dirección?
ECHA
UN
VISTAZO
16.
Identifica
Dibuja
una
flecha
en
la
figura
para
mostrar
la
dirección
que
tiene
la
fuerza
centrípeta
que
actúa
sobre
la
luna.
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La luna permanece en órbita
alrededor de la tierra debido a
que la gravedad de la tierra
proporciona una fuerza
centrípeta sobre la luna.
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20146
Fuerza
y
movimiento

7. Nombre
LECCIÓN
1
Curso Fecha
Gravedad
y
movimiento
continuación
¿Qué
es
el
movimiento
de
proyectil?
https://phet.colorado.edu/en/simulation/projectile-­‐motion
El Movimiento de un proyectil es la trayectoria curva
que sigue un objeto cuando se lanza cerca de la
superficie de la Tierra. El movimiento de una pelota que
ha sido arrojada hacia adelante es un ejemplo de
movimiento de proyectil.
El Movimiento de proyectil se compone de dos
partes: el movimiento horizontal y el movimiento
vertical. El movimiento horizontal es el movimiento que
es paralelo al suelo. El movimiento vertical es el
movimiento que es perpendicular al suelo. Los dos
movimientos no se afectan entre sí. En lugar de ello, se
combinan para formar la trayectoria curva a la que
llamamos movimiento de proyectil.
Cuando lanzas una pelota hacia adelante, la mano
empuja la pelota provocando que se mueva hacia
adelante. Esta fuerza le da a la pelota su movimiento
horizontal. Después de que el balón sale de la mano, no
hay fuerzas horizontales que actúen sobre la pelota (si
nos olvidamos de la resistencia del aire, por ahora). De
modo que la velocidad horizontal de la pelota no cambia
después de que sale de tu mano.
Sin embargo, la gravedad afecta a la parte vertical
del movimiento de proyectil. La gravedad tira la pelota
hacia abajo. Todos los objetos que son lanzados
aceleran hacia abajo debido a la gravedad.
¿COMPRENDISTE?
17.
Enumera
¿cuáles
son
los
dos
movimientos
que
se
combinan
para
generar
el
movimiento
de
proyectil?
Pensamiento crítico
18.
Infiere
Si
estás
jugando
dardos
y
quieres
dar
en
el
blanco,
¿adonde
debes
apuntar?
a
b
c
ECHA
UN
VISTAZO
19.
Completa
En
la
figura,
completa
los
espacios
en
blanco
con
la(s)
palabra
(s)
correcta(s).
20.
Aplica
Conceptos
Si
no
hubiese
resistencia
del
aire,
con
qué
velocidad
cambiaría
la
velocidad
de
bajada
de
la
pelota?
Explica
tu
respuesta.
a.
Una
vez
que
la
pelota
sale
de
la
mano
del
pitcher,
la
velocidad
es
constante.
b.
La
velocidad
vertical
de
la
pelota
aumenta
debido
a
que
la
acelere
hacia
abajo.
c.
Los
2
movimientos
se
combinan
para
formar
una
vía
de
la
pelota
provoca
que
.
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7
Fuerza
y
movimiento

8. Nombre Curso Fecha
Lección
1
Revisión
VOCABULARIO
(Haz
la
traducción
y
escríbelas
a
continuación
de
cada
definición
dada
en
inglés)
Caída
libre
the
motion
of
a
body
when
only
the
force
of
gravity
is
acting
on
the
body.
___________________________________
____________________________________________________________________
________________
Movimiento
de
proyectil
the
curved
path
that
an
object
follows
when
thrown,
launched,
or
otherwise
projected
near
the
surface
of
Earth.
_______________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Velocidad
teminal
the
constant
velocity
of
a
falling
object
when
the
force
of
air
resistance
is
equal
in
magnitude
and
opposite
in
direction
to
the
force
of
gravity:____________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
1.
Explica
¿Está
en
caída
libre
un
paracaidista
que
se
ha
lanzado
desde
un
avión?
¿Por
qué
sí
o
por
qué
no?
2.
Identifica
Causa
y
Efecto
Completa
la
tabla
de
abajo
para
mostrar
cómo
las
fuerzas
afectan
a
los
objetos
Causa
Gravedad
actúa
sobre
los
objetos
que
caen
Los
objetos
que
caen
alcanzan
velocidad
terminal.
3.
Calcula
Una
roca
en
reposo
se
deja
caer
desde
un
acantilado
y
golpea
el
suelo
después
de
3,5
s.
¿Cuál
es
la
velocidad
de
la
roca
justo
antes
de
impactar
en
el
suelo?
Muestra
tu
trabajo.
Usa
la
siguiente
fórmula:
Vfinal=
g
x
t
Efecto
4.
Identifica
¿Qué
fuerza
debe
ser
aplicada
a
un
objeto
para
mantenerlo
en
movimiento
en
una
vía
circular?
5.
Explica
¿Cuál
parte
del
movimiento
de
un
proyectil
es
afectado
por
la
gravedad?
Explica
cómo
lo
afecta.
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SFC,
20148
Fuerza
y
movimiento