La segunda ley de Newton (1era parte).
Tipo de actividad: Desarrollando ideas.
En esta actividad obtendremos relaciones equivalentes a la segunda ley de Newton.
Imagina un bloque sobre el que actúa una fuerza F, como lo muestra el diagrama siguiente (no hay fricción entre la mesa y el bloque):
F
¿Qué efecto tendrá la fuerza? (escoge una de las opciones siguientes):
a) El bloque no se moverá.
b) El bloque se moverá si la magnitud de la fuerza es lo suficientemente grande.
c) El bloque se moverá con velocidad constante.
d) El bloque se acelerará.
Supongamos que realizamos un experimento con el bloque de arriba, variando la fuerza aplicada y observando su movimiento. El bloque siempre se acelerará. Las aceleraciones producidas por varias fuerzas están dadas en la tabla siguiente
F (N): | a (m/s2): |
20 | 2 |
40 | 4 |
60 | 6 |
80 | 8 |
100 | 10 |
120 | 12 |
Describe que relación observas entre la fuerza aplicada y la aceleración producida: _______ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________
¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 200 newtons? ____________
¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 10 newtons? ____________
¿Cuál es el valor de la masa del bloque con la que se hizo este experimento? ________ kg
Supón ahora que se realiza el experimento anterior pero con otro bloque distinto, variando la fuerza aplicada y observando su movimiento. Los valores de la aceleración producida por varias fuerzas están dadas en la tabla siguiente
F (N): | a (m/s2): |
20 | 0.5 |
40 | 1 |
60 | 1.5 |
80 | 2 |
100 | 2.5 |
120 | 3 |
Describe que relación observas entre la fuerza aplicada y la aceleración producida: _______ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________
¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 200 newtons? ____________
¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 10 newtons? ____________
Compara las aceleraciones producidas de este experimento con el anterior. ¿Son mayores o menores? ________________. De acuerdo a esto, ¿es mayor o menor la masa del bloque utilizado en este experimento, relativa al anterior? ________________
¿Cuál es el valor de la masa del bloque con la que se hizo este experimento? ________ kg
Dos formas equivalentes de escribir la segunda ley de Newton son las siguientes:
En cada uno de los dos experimentos de arriba:
1. Usa la primera forma para obtener la masa del bloque que se usó en ese experimento.
2. Usa la segunda forma y la masa obtenida para verificar los valores de la aceleración dados en las tablas para cada una de las 6 fuerzas aplicadas.
Describe con tus propias palabras lo que significa la segunda ley de Newton:
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Discute tus ideas con tu profesor y toda tu clase.
La segunda ley de Newton (2nda parte).
Tipo de actividad: Desarrollando ideas.
En esta actividad profundizaremos sobre el significado de la F en la segunda ley de Newton: F = m a.
¿Qué significa la m en esta fórmula? ___________________________________________
¿Qué significa la a en esta fórmula? ___________________________________________
¿Qué significa la F en esta fórmula? ___________________________________________
La segunda ley de Newton puede expresarse de manera más completa como sigue:
Fuerza neta aplicada = masa ´ aceleración
Para entender esta forma de la segunda ley, pensemos en la siguiente situación. Sobre un bloque de masa m actúan dos fuerzas, una hacia la derecha Fd y otra hacia la izquierda Fi, como lo muestra el diagrama siguiente:
Fi Fd
Supongamos como ejemplo que el bloque tiene una masa de 100 kilogramos y que las magnitudes de las fuerzas son: Fd = 300 N y Fi = 200 N. ¿Qué pasará? ¿Con qué aceleración se moverá la masa?
En este caso, la masa se moverá hacia la derecha ya que la fuerza mas grande de las dos es ________________________
La fuerza neta será de F = Fd – Fi = 300 – 200 = ______ N
Así, la aceleración de la masa será de ______ m/s2 (sugerencia: a = F/m).
Supongamos ahora que el bloque tiene una masa de 200 kilogramos y que las magnitudes de las fuerzas son: Fd = 100 N y Fi = 700 N. ¿Qué pasará? ¿Con qué aceleración se moverá la masa?
En este caso, la masa se moverá hacia la _______________ ya que __________ ___________________________________
La fuerza neta será de F = Fd – Fi = ______ – ______ = ______ N
Así, la aceleración de la masa será de ______ m/s2
Supongamos ahora que el bloque tiene una masa de 1,000 kilogramos y que las magnitudes de las fuerzas son: Fd = 500 N y Fi = 500 N. ¿Qué pasará? ¿Con qué aceleración se moverá la masa?
En este caso, la masa se moverá hacia la _______________ ya que __________ ___________________________________
La fuerza neta será de F = Fd – Fi = ______ – ______ = ______ N
Así, la aceleración de la masa será de ______ m/s2
Los tres casos anteriores están resumidos en las primeras tres filas de la tabla siguiente. En esta misma tabla se dan otros cuatro casos que tú tienes que analizar, completando los datos que falten:
Fi (N): | Fd (N): | Fuerza neta: | m a | m (kg): | a (m/s2): | Movimiento hacia la: |
200 | 300 | 100 | 100 | 100 | 1 | derecha |
700 | 100 | –600 | –600 | 200 | –3 | izquierda |
500 | 500 | 0 | 0 | 1,000 | 0 | no se mueve |
30 | 70 |
|
| 20 |
|
|
250 |
|
|
| 100 |
| no se mueve |
100 | 50 |
|
| 10 |
|
|
100 | 300 |
|
|
| 5 |
|
¿A qué conclusiones puedes llegar del trabajo de esta actividad?
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1 comentario:
Qué interesante, pero resulta algo complicado leer una entrada tan larga como esta.
Felicidades por su empeño en compartir la ciencia.
ATTE:
Esfuerzo, UNAM
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