Una guía preparada para mis alumnos de 7º básico sobre las tres leyes de Newton del movimiento. Me basé en un material en inglés de la web, el cual traduje, modifiqué y adjunté algunos link para facilitar la comprensión de los temas tratados.

1. Nombre
UNIDAD 2
SECCIÓN
1
Curso
Fecha
Fuerza y Movimiento
Leyes de Newton sobre el movimiento
Lee esto antes de estudiar
Después que estudies este texto, debieras ser capaz de
responder las siguientes preguntas:
Profesor: Gustavo
Toledo C.
• ¿Qué es Fuerza Neta?
• ¿Qué le pasa a los objetos que no tienen una Fuerza Neta
actuando sobre ellos?
• ¿Cómo se relacionan la masa, la fuerza y la aceleración?
• ¿Cómo se relacionan un par de fuerzas con la tercera ley de newton?
¿Qué es una Fuerza Neta?
Una fuerza es un empuje o un tirón. Es algo que causa que un
objeto cambie la aceleración o la dirección. Hay fuerzas actuando
en todos los objetos cada segundo del día. Ellas están actuando en
todas direcciones. A primera vista, esto parece no tener sentido, ya que
hay muchos objetos que no están moviéndose. ¿Hay fuerzas
actuando sobre una manzana situada sobre un escritorio? La
respuesta es, Sí. La gravedad está tirando a la manzana hacia abajo. El
escritorio está empujando a la manzana hacia arriba.
En la figura de abajo, las flechas representan la magnitud, la
dirección y el sentido de las fuerzas que actúan sobre la manzana.
TIP DE ESTUDIO
Resuma Lea esta sección
en silencio. Habla con tu
compañero sobre lo leído.
Juntos traten de entender
cualquier idea que no hayas
comprendido.
Fuerzas actuando sobre una manzana
La mesa la empuja hacia arriba
ECHA UN VISTAZO
1. Compara ¿Cómo es la
magnitud de la fuerza que
tira hacia abajo comparada
con la magnitud de la fuerza
que empuja hacia arriba?
La gravedad
la tira hacia
abajo
Entonces, ¿por qué la manzana no se mueve? La manzana se
queda donde está porque todas las fuerzas están balanceadas. No
hay fuerzas desbalanceadas. No hay fuerza neta sobre la
manzana. La Fuerza Neta es la fuerza total que actúa sobre un
objeto. Si la fuerza neta sobre un objeto es cero, este no cambiará
su aceleración o su dirección.
¿COMPRENDISTE?
2. Explica ¿Qué no le
ocurrirá a un objeto si la
fuerza neta que actúa
sobre él es cero?
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¿Qué es Primera ley de Newton del movimiento?
La Primera ley de Newton del movimiento describe a los
objetos que no tienen fuerzas desbalanceadas o no tienen
Fuerza Neta, actuando sobre ellos. Consta de dos partes:
1. Un objeto en reposo permanecerá en reposo.
2. Un objeto en movimiento a una velocidad constante continuará
en movimiento a una velocidad constante.
PARTE 1: OBJETOS EN REPOSO
Un objeto que no está moviéndose se dice que está en reposo.
Una pelota de golf en un tee es un ejemplo de un objeto en reposo.
Un objeto en reposo no se moverá a menos que una fuerza
desbalanceada sea aplicada a él. La pelota de golf permanecerá en
reposo sobre el tee hasta que sea golpeada por un palo de golf.
ECHA UN VISTAZO
3. Predice ¿Qué ocurriría
a las distancias entre las
imágenes de la pelota en
movimiento si la fuerza
desbalanceada
fuera
mayor?
FUERZA DESBALANCEADA
OBJETO EN REPOSO
OBJETO EN MOVTO.
LA PELOTA DE GOLF PERMANECERÁ EN REPOSO SOBRE UN TEE HASTA
QUE SOBRE ELLA ACTÚE UNA FUERZA DESBALANCEADA
Pensamiento crítico
4. Aplica conceptos ¿Qué
debe hacer una nave
para
alunizar
suavemente?
PARTE 2: OBJETOS EN MOVIMIENTO
La segunda parte de la Primera ley de Newton puede ser
difícil de imaginar. En la tierra, todos los objetos que están
moviéndose finalmente reducirán su velocidad y se detendrán,
incluso si no los tocásemos. Esto se debe a que siempre hay una
Fuerza Neta actuando sobre estos objetos. Hablaremos sobre esta
fuerza más adelante.
Sin embargo, en el espacio, la 1ª ley de Newton puede ser
apreciada fácilmente. Durante la misión apolo realizada a la luna,
la nave apagó su motor cuando estaba en el espacio. A
continuación se desvió miles de km hacia la luna. Podía
mantenerse en movimiento sin prender sus motores debido a que
no había una fuerza desbalanceada que la ralentizara.
LA NAVE VIAJA HACIA LA LUNA A VELOCIDAD CONSTANTE
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¿Cómo afecta la fricción a la Primera ley de Newton?
En la tierra, la fricción hace difícil la observación de la Primera
ley de Newton. Si no hubiese fricción, una pelota rodaría por
siempre hasta que algo se interpusiera en su camino. En vez de
eso, se detiene rápidamente debido a la fricción. La fricción es
una fuerza que se produce cuando dos superficies se tocan. La
fricción siempre actúa contra el movimiento.
La fricción logra que una pelota rodando disminuya su
rapidez y se detenga. También provoca que un automóvil
disminuya su rapidez cuando el piloto afloja su pie del
acelerador.
¿COMPRENDISTE?
5. Describe ¿Cómo la
fricción
afecta
al
movimiento
hacia
adelante de un objeto?
¿Qué es Inercia?
La Primera ley de Newton a menudo es llamada ley de la inercia.
La Inercia es la capacidad de un objeto para oponerse a cualquier
cambio en el movimiento. Para cambiar un movimiento de un
objeto, una fuerza tiene que superar la inercia del objeto. Así, para
mover un objeto que no está moviéndose, debes aplicarle una fuerza
a él.
Igualmente, para cambiar el movimiento de un objeto que está
moviéndose, se debe aplicar una fuerza a él. Mientras mayor es la
inercia de un objeto, más difícil es cambiar su movimiento.
Chequeo de Objetivo
Los estudiantes saben que
cuando las fuerzas sobre un
objeto están balanceadas, el
movimiento del objeto no
cambia.
6. Explica ¿Por qué es difícil
poner en movimiento a un
automóvil empujándolo?
¿Cómo se relaciona la masa con la inercia?
Un objeto que tiene una masa pequeña tiene menos inercia que un
objeto con una gran masa. Imagina una pelota de golf y una pelota
de boliche. ¿Cuál es más difícil de mover?
La pelota de golf tiene mucho menos masa que la de boliche.
La pelota de golf también tiene menos inercia. Esto significa que una
pelota de golf será mucho más fácil moverla si se compara con una
pelota de golf.
La figura de abajo muestra cómo la masa afecta a la
inercia.
OMPRENDISTE?
7. Explica ¿Por qué es
más fácil lanzar una
pelota de golf que una de
boliche?
La inercia hace más difícil acelerar a un carro que a una bicicleta. La inercia
también hace más fácil detener a una bicicleta en movimiento que a un carro en
movimiento a la misma velocidad.
http://www.tutorvista.com/physics/animations/newtons-first-law-of-motion-animation
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¿Qué es la Segunda ley de Newton del movimiento?
La segunda ley de Newton del movimiento describe cómo se
mueve un objeto cuando una fuerza desbalanceada actúa sobre él.
La segunda ley tiene dos partes:
1. La aceleración de un objeto depende de la masa
¿COMPRENDISTE?
8. Aplica conceptos ¿Cuál
objeto acelerará más si la
misma fuerza es aplicada a
ambos: una camioneta o un
camión trailer?
del objeto. Si dos objetos son empujados o tirados por la
misma fuerza, el objeto con la menor masa acelerará más.
2. La aceleración de un objeto depende de la fuerza
aplicada al objeto. Si dos objetos tienen la misma
masa, la que empujes con mayor fuerza acelerará más.
http://www.physicsclassroom.com/mmedia/newtlaws/efff.cfm
PARTE 1: ACELERACIÓN Y MASA
La figura de abajo muestra cómo la masa de un objeto
afecta a la aceleración. Cuando el carro está vacío, tienes
que ejercer sólo una pequeña fuerza sobre el carro para
acelerarlo. Pero cuando el carro está lleno, al empujarlo con
la misma fuerza logrará que el carro acelere más
lentamente.
ECHA UN VISTAZO
9. Describe ¿Qué le pasa
al carro si se le aplica la misma
fuerza, pero un carro está
vacío y el otro está lleno?
Aceleración
Aceleración
La longitud de las flechas muestra la magnitud de la aceleración de los carros.
http://nuweb.neu.edu/bmaheswaran/phyu121/data/ch02/anim/anim0202.htm
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PARTE 2: ACELERACIÓN Y FUERZA
Podrás comprender la segunda Parte de la segunda
ley de Newton usando la misma situación. Puedes empujar
aplicando una fuerza mayor a un carro cargado que a un
carro vacío para darle la misma aceleración. La aceleración
de un objeto aumentará a medida que aumente la fuerza
sobre el objeto.
De manera similar, la aceleración de un objeto disminuye a
medida que la fuerza sobre el objeto también disminuya.
Aceleración
Aceleración
La longitud de las flechas muestra la magnitud de la aceleración de los carros.
ECHA UN VISTAZO
10. Describe ¿Qué le pasa al
carro cargado si una fuerza
mayor es ejercida sobre él?
¿Qué es la tercera ley de Newton del movimiento?
Todas las fuerzas actúan en pares. Cuando un objeto ejerce una
fuerza sobre un 2do objeto, el 2do objeto también ejerce una fuerza
sobre el 1er objeto. Las fuerzas son siempre iguales en magnitud y
opuestas en dirección.
Por ejemplo, cuando te sientas en una silla, la fuerza de tu peso
empuja la silla hacia abajo . Al mismo tiempo, la silla empuja hacia
arriba sobre ti con una fuerza igual a tu peso.
http://www.tutorvista.com/physics/animations/demonstration-ofnewtons-third-law-of-motion-animation
¿COMPRENDISTE?
11. Describe Un objeto A
empuja sobre un objeto
B. ¿Cómo interactúa el
objeto B con el objeto A?
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FUERZAS DE ACCIÓN Y REACCIÓN
La figura de abajo muestra dos fuerzas actuando cuando una
persona está sentada en una silla. La fuerza de acción es el peso
de la persona empujando sobre la silla hacia abajo. La fuerza de
reacción es la silla empujando a la persona hacia arriba. Estas dos
fuerzas juntas se conocen como un par de fuerzas .
FUERZAS ACTUANDO
CUANDO UNA
PERSONA SE
SIENTA EN UNA
SILLA
LA SILLA EMPUJA EN
LA PERSONA HACIA
ARRIBA
ECHA UN VISTAZO
12. Identifica En la figura,
rotula la fuerza de acción y la
fuerza de reacción.
EL PESO DE LA
PERSONA EMPUJA EN LA
SILLA HACIA ABAJO
Las fuerzas de Acción y de reacción también están presentes
cuando hay movimiento. Las figuras de abajo muestran algunos
ejemplos de fuerzas de acción y de reacción.
ECHA UN VISTAZO
13. Describe ¿Cuán grande
es la magnitud de la fuerza
de reacción comparada con
la fuerza de acción en los
dibujos?
DILO
Discute ¿Qué ejemplos
de pares de fuerzas notas
en la sala? ¿Qué ejemplos
de pares de fuerzas se
presentan en tu hogar?
Los propulsores del transbordador
espacial empujan los gases hacia
abajo. Los gases empujan al transbordador espacial hacia arriba con
igual fuerza.
El bate ejerce una fuerza sobre la pelota
y la envía a volar. La bola ejerce una fuerza
igual sobre el bate.
La fuerza de acción siempre actúa sobre un objeto con una
magnitud y dirección igual a la fuerza de reacción, pero de
sentido contrario. Ejemplo, cuando te sientas en una silla, la
fuerza de acción (tu peso) actúa sobre la silla. Sin embargo, la
fuerza de reacción (el empuje de la silla) actúa sobre ti.
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“ES DIFÍCIL DE VER LOS EFECTOS”
En la figura de abajo, una pelota está cayendo hacia la superficie
de la tierra. La fuerza de acción es la gravedad de la tierra tirando a
la pelota hacia abajo. ¿Cuál es la fuerza de reacción?
ECHA UN VISTAZO
14. Identifica En la figura,
dibuja y rotula flechas que
ilustren la magnitud, la
dirección y el sentido de la
fuerza de acción y de la fuerza
de reacción para la pelota
cayendo a la tierra.
La fuerza de gravedad entre la tierra y un
objeto cayendo. Actúan un par de fuerzas.
Créalo o no, la fuerza de reacción es la pelota tirando a la tierra
hacia arriba. Por supuesto que no has sentido esta fuerza. Sin
embargo, ambas fuerzas están presentes. De modo que, ¿por qué
no ves o sientes que la tierra está subiendo?
La respuesta a esta pregunta, recuerda a la Segunda ley de
Newton.
La aceleración depende de la masa y la fuerza sobre un objeto. La
tierra y la pelota tienen la misma magnitud de fuerza actuando
sobre ellas. Pero la tierra tiene una gran, gran masa. Debido a que
tiene esa gran masa, la aceleración de la tierra es demasiado
pequeña para sentirla.
Puedes ver fácilmente la aceleración de la pelota porque su
masa es pequeña comparada con la masa de la tierra. La
mayoría de los objetos que caen hacia la superficie de la tierra
son mucho menos masivos que la tierra. Esto significa que
probablemente nunca se sientan los efectos de la fuerza de
reacción cuando un objeto cae a la tierra.
¿ENTENDISTE?
15. Explica ¿Por qué no
puedes sentir los efectos de
la fuerza de reacción cuando
un objeto cae a la tierra?
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8. Nombre
Curso
Unidad 2 Revisión
Fecha
GAToledo
SECCIÓN VOCABULARIO
Inercia: la tendencia de un objeto para resistir a
ser movido o, si el objeto está en movimiento,
para resistir a cambiar en rapidez o dirección
hasta que una fuerza externa actúa sobre el objeto
1. Identifica Cuando la fuerza sobre un objeto está desbalanceada, ¿cuáles tres
cambios pueden ocurrir en la velocidad del objeto?
2. Completa. Completa el mapa conceptual. Usa las siguientes palabras para llenar
los óvalos en blanco: aceleración, inercia, fricción, desbalanceada.
MOVIMIENTO
Causada
por
una fuerza
Es resistido
Cambia debido a fuerzas
Por una
desbalanceadas
Fuerza llamada llamadas
Es
resistido
por
Una
propiedad
de
la
materia
llamada
3. Identifica Describe dos cosas que puedas hacer para aumentar la aceleración de un objeto.
4. Describe Cuando las fuerzas sobre un objeto están balanceadas, describe el
movimiento del objeto.
5. Describe ¿Qué pasaría si no hubiese fricción entre una pelota rodando y el suelo?
6. Identifica ¿Cuáles son las fuerzas de acción y reacción cuando pateas una pelota de fútbol?
7. Deduce ¿Por qué los autos de F1 son tan livianos?
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