Movimiento acelerado y leyes de Newton
Introducción: ¿Qué es el movimiento acelerado?
Cuando hablamos de movimiento acelerado, nos referimos a
cualquier situación en la que la
velocidad de un objeto cambia con el tiempo. Ese cambio
puede implicar que el objeto se mueva cada vez más rápido, más lento o que
cambie de dirección.
En la vida cotidiana, el movimiento constante es poco común. Casi siempre
hay algo que lo modifica: un empujón, una frenada, una pendiente... En
todos estos casos, el cambio en el movimiento está relacionado con la
acción de fuerzas.
Para explicar cómo y por qué se producen estos cambios, recurrimos a las
Leyes de Newton, que describen el efecto de las fuerzas
sobre el movimiento de los cuerpos:
-
Un objeto en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme permanece así si
no actúan fuerzas netas sobre él (Primera ley o ley de la inercia).
-
La aceleración que experimenta un cuerpo es proporcional a la fuerza
neta que se le aplica, e inversamente proporcional a su masa (Segunda
ley).
-
Toda acción genera una reacción de igual magnitud y en sentido contrario
(Tercera ley).
Vamos a explorar estos conceptos utilizando un simulador interactivo que
nos permite observar cómo se comportan los objetos cuando se les aplican
distintas fuerzas.
Actividad con simulador PhET: Fuerzas y Movimiento
Parte 1: "Fuerza neta"
Ingresá a la pestaña "Fuerza neta" del simulador. Explorá
libremente cómo se comportan los objetos al modificar las fuerzas. Luego,
respondé:
-
¿Qué condiciones se deben cumplir para que el equipo Rojo gane el juego
de la cuerda?
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¿Qué ocurre cuando ambos equipos ejercen la misma cantidad de fuerza?
-
¿Cómo se relaciona el movimiento del vagón con las fuerzas que aplican
los equipos?
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¿Es cierto que “si hay una fuerza, el objeto se mueve”? Justificá tu
respuesta basándote en lo observado.
Parte 2: "Movimiento"
Ingresá a la pestaña "Movimiento". Allí vas a poder
colocar distintos objetos sobre una patineta y observar qué sucede cuando
se aplica una fuerza.
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¿Qué sucede al aplicar una fuerza sobre los objetos y la patineta? ¿Hay
diferencia entre aplicar la fuerza desde la izquierda o desde la
derecha?
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¿Qué pasa con el movimiento una vez que se deja de aplicar la fuerza?
¿Qué condiciones se deben dar para que la patineta se detenga por
completo?
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Si hay 140 kg sobre la patineta y se aplica una
fuerza de 500 N, ¿cuánto tarda en alcanzar la velocidad
máxima? ¿Y si la masa es de 280 kg? ¿Cuál es la
diferencia?
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Ahora queremos frenar la patineta. ¿Cuánto tiempo hay que aplicar una
fuerza de 500 N para detenerla completamente si tiene
una masa de 140 kg? ¿Y si tiene
280 kg? ¿Qué diferencia observás al cambiar la masa?
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A partir de lo anterior, ¿qué podés deducir sobre la relación entre la
masa de un objeto y el cambio de su movimiento cuando se le aplica una
fuerza?
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Si la patineta tiene 170 kg de masa, ¿cuánto tiempo
tarda en alcanzar la velocidad máxima si se aplica una fuerza de:
Compará los resultados y explicá qué aprendiste sobre cómo influye la
fuerza en el cambio de movimiento.
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En el simulador hay un paquete de regalos. ¿Podés
determinar su masa? ¿Cómo lo harías usando los recursos del simulador?