El Aprendizaje Basado en Proyectos (A.B.P.) para Física y Química
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UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON EN EJERCICIOS DE DINÁMICA
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DINÁMICA Y CINEMÁTICA PARA SECUNDARIA. FUERZAS Y MOVIMIENTO

En este artículo trataremos de hacer operativo el estudio conjunto de la Dinámica y de la Cinemática, combinadas para centrarnos en los aspectos más relevantes de Física en la Asignatura de Física y Química de los primeros cursos de Secundaria. Con Fuerzas y Movimiento, abordamos pues el uso de la segunda Ley de Newton en situaciones de distribuciones sencillas de Fuerzas para obtener la aceleración y posteriormente con las ecuaciones del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (M.R.U.A.), obtener las diferentes magnitudes propias de Cinemática. Intentamos por lo tanto no abordar estos dos contenidos (Cinemática y Dinámica) por separado, sino darles sentido conjuntamente.

El material preparado puede ser considerado una Situación de Aprendizaje, tipo Flipped Classrooom (Clase Invertida) para el tratamiento de los dos contenidos en 2º y 3º de la ESO, y como introductorio para 4º de la ESO, ya que consta de contenido Audiovisual (videos) y actividades al respecto de lo visionado.

OBJETIVO DE LA SITUACIÓN DE APRENDIZAJE:

Aplicar la Segunda Ley de Newton para obtener el valor de la aceleración de un cuerpo sometido a una distribución sencilla de fuerzas (aplicadas en la misma dirección del movimiento esperado) y con este resultado, utilizar las ecuaciones carácterísticas del MRUA (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado) para obtener valores cinemáticos de la situación.

DESCRIPCIÓN DE LOS VIDEOS, ENLACE Y TAREAS RECOMENDABLES CON POSTERIORIDAD AL VISIONADO:

PRIMER VIDEO, FUERZAS Y MOVIMIENTO 1: Breve descripción de los parámetros cinemáticos, posición, velocidad y aceleración. Introducción a la Segunda Ley de Newton y su uso para el cálculo de la aceleración que sufre un cuerpo cuando se le aplica una fuerza horizontal sobre un plano horizontal y acercamiento a la situación cuando se le aplica una Fuerza de Rozamiento conocida.

 https://youtu.be/H7RrLITzdyQ

ACTIVIDAD 1:

Un cuerpo de masa 5 kg, apoyado sobre una superficie horizontal, se encuentra sometido a la acción de una fuerza igualmente horizontal de 25 N. Hallar la aceleración que experimentará como consecuencia de la situación planteada.

ACTIVIDAD 2:

Un cuerpo de 35 kg de masa, apoyado sobre una superficie horizontal, se encuentra sometido a la acción de una fuerza horizontal de 65 N. Como consecuencia del contacto entre las superficies, aparece sobre el cuerpo una fuerza de rozamiento de valor 20 N. Hallar la aceleración que experimentará como consecuencia de la situación planteada.

SEGUNDO VIDEO, FUERZAS Y MOVIMIENTO 2: Segunda Ley de Newton y su uso para el cálculo de la aceleración que sufre un cuerpo cuando se le aplica una fuerza horizontal sobre un plano horizontal existiendo una Fuerza de Rozamiento conocida. Utilización de esta aceleración obtenida para calcular, a través de las ecuaciones características del M.R.U.A (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado) la velocidad en un determinado instante. Combinación por lo tanto de dinámica y cinemática.

https://youtu.be/1LOW2CUHLrk

ACTIVIDAD 3:

Un cuerpo de masa 5 kg, apoyado sobre una superficie horizontal, se encuentra sometido a la acción de una fuerza igualmente horizontal de 25 N. Hallar:

a.-  La aceleración que experimentará como consecuencia de la situación planteada.

b.- La velocidad que alcanzará si parte del reposo, al cabo de 5 segundos.

ACTIVIDAD 4:

Un cuerpo de 700 gramos de masa, apoyado sobre una superficie horizontal, se encuentra sometido a la acción de una fuerza igualmente horizontal de 12 N. Como consecuencia del contacto entre las superficies, aparece sobre el cuerpo una fuerza de rozamiento de valor el 40% de la fuerza aplicada. Hallar:

a.-  La aceleración que experimentará como consecuencia de la situación planteada.

b.- La velocidad que alcanzará si parte del reposo, al cabo de 5 segundos.

TERCER VIDEO, FUERZAS Y MOVIMIENTO 3: Segunda Ley de Newton y su uso para el cálculo de la aceleración que sufre un cuerpo cuando se le aplica una fuerza horizontal sobre un plano horizontal existiendo una Fuerza de Rozamiento conocida. Utilización de esta aceleración obtenida para calcular, a través de las ecuaciones características del M.R.U.A (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado) la velocidad y el espacio recorrido, en un determinado instante. Combinación por lo tanto de dinámica y cinemática.

https://youtu.be/o0AVT7XHPSU

ACTIVIDAD 5:

Un cuerpo de 13 kg de masa, apoyado sobre una superficie horizontal, se encuentra sometido a la acción de una fuerza igualmente horizontal de 12 N. Como consecuencia del contacto entre las superficies, aparece sobre el cuerpo una fuerza de rozamiento de valor 4 N. Hallar:

a.-  La aceleración que experimentará como consecuencia de la situación planteada.

b.- La velocidad que alcanzará si parte del reposo, al cabo de 5 segundos.

c.- El espacio que recorre en tres segundos, si parte del reposo y se mantiene en el estado que determina la situación que se plantea.

ACTIVIDAD 6:

Un cuerpo de 700 gramos de masa, apoyado sobre una superficie horizontal, se encuentra sometido a la acción de una fuerza igualmente horizontal de 10 N. Como consecuencia del contacto entre las superficies, aparece sobre el cuerpo una fuerza de rozamiento de valor 3 N. Hallar:

a.-  La aceleración que experimentará como consecuencia de la situación planteada.

b.- La velocidad que alcanzará si parte del reposo, al cabo de 5 segundos.

c.- El espacio que recorre en tres segundos, si parte del reposo y se mantiene en el estado que determina la situación que se plantea.

CUARTO VIDEO, FUERZAS Y MOVIMIENTO 4: Segunda Ley de Newton y su uso para el cálculo de la aceleración que sufre un cuerpo cuando se le aplica una fuerza horizontal sobre un plano horizontal existiendo una Fuerza de Rozamiento conocida. Utilización de esta aceleración obtenida para calcular, a través de las ecuaciones características del M.R.U.A (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado) la velocidad y el espacio recorrido, en un determinado instante. Combinación por lo tanto de dinámica y cinemática en un ejercicio simpático.

ACTIVIDAD 7:

José Luis, Saúl y Alberto están haciendo el payaso en el patio del instituto. José Luis y Alberto se suben sentados a una mesa que está en medio del patio y Saúl empuja la mesa con ellos encima con una fuerza de 140 N (Saúl está fuertillo). Como consecuencia del rozamiento de las patas de la mesa con el suelo, aparece una fuerza de rozamiento, que se opone al movimiento de 95 N. Con esta información y los datos que se aportan, responder a las siguientes cuestiones:

a.- Realizar el diagrama de fuerzas, dibujo de la situación. (1,25 puntos)

b.- Nombrar la ley que se aplica en el ejercicio. (1,25 puntos)

c.- Hallar la aceleración del sistema. (2,5 puntos)

d.- Si parten del reposo, hallar la velocidad que alcanzan los locos a los 5 segundos de iniciado el movimiento. (2,5 puntos)

e.- Si parten del reposo, hallar el espacio que se recorre cuando han transcurrido 3 segundos. (2,5 puntos)

DATOS: Masa de la mesa: 25 kg; Masa de Saúl: 75 kg; Masa de José Luis: 80 kg; Masa de Alberto: 82 kg de puro músculo.

Ver el video que resuelve esta actividad 7:

https://youtu.be/MmcEn_4oisg (este video tiene un error, que podría ser interesante intentar descubrir)

https://youtu.be/pyfVwq-1ECo (con error detectado y corregido)

 

PODRÍA INTERESAR VISITAR LOS SIGUIENTES ARTÍCULOS, de refuerzo y ampliación de contenidos relacionados:

DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS

LEYES DE NEWTON

APLICACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON EN EJERCICIOS DE DINÁMICA

MRU Y MRUA

 

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