HACER

Primera actividad 

Movimiento caída libre

En grupos de 10 estudiantes, realiza el siguiente ejercicio:
   Los estudiantes se pondrán frente al grupo con un objeto (balón, bola de papel, sacapuntas, hoja de      papel, pelota pequeña, moneda, borrador, etc.)

Pregunta:

¿Cuál objeto crees que llegará primero al suelo?

   Uno a uno, todos soltarán libremente el objeto desde la misma altura

   Luego, todos soltarán los objetos a la vez, para detectar cuál llega primero.

Ahora responde las siguientes preguntas:

   Dibuja la trayectoria que realizan los objetos al caer.
   Un estudiante afirma que la velocidad con la que llega al suelo la moneda, es menor a la velocidad      con la que inicia el movimiento. ¿Qué opinas al respecto?
   ¿Cuáles objetos llegaron casi al mismo tiempo al suelo?
   ¿Qué factores afectan las características del movimiento de los objetos al caer?
   ¿El movimiento de caída libre es uniforme o acelerado?

Segunda actividad 

Caída libre de una pelota (video)

Observa la tabla de datos y responde las siguientes preguntas:

    ¿Qué puedes decir de la variación de la altura respecto al tiempo?

    ¿La variación de la velocidad respecto al tiempo es constante?

    Calcula la variación de la velocidad por unidad de tiempo, es decir por segundo y adiciónalo a la         tabla.

    ¿Qué concluyes respecto al último resultado?

    Consulta cómo se llama esta característica del movimiento.

t (s)	Altura (m) de caída	Velocidad (m/s)	?
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Realiza un gráfico de posición vs tiempo de la trayectoria de la pelota y responde las siguientes preguntas:
   ¿Qué tipo de gráfica obtuviste?
   Con base en la tabla y en la gráfica describe ¿qué significa ese tipo de gráficas?
   ¿Cómo supones que sería la gráfica si el objeto se lanza hacia arriba? Realiza la gráfica
   ¿De acuerdo con la gráfica obtenida el movimiento de caída libre, es rectilíneo uniforme? ¿Sí o No?
   Argumenta tu respuesta
   Realiza un gráfico de velocidad vs tiempo de la trayectoria de la pelota.

   ¿Qué tipo de gráfica obtuviste?

   Describe qué significa ese tipo de gráficas

   Teniendo en cuenta que la fuerza de atracción gravitacional es la causa del movimiento de caída           libre ¿Qué significa la pendiente del gráfico velocidad contra tiempo?

   ¿Qué crees que sucedería si dos objetos por ejemplo una hoja de papel extendida y un balín se             sueltan en el vacío?

Tercera actividad : Experimento

Objetivos

•  Poner a prueba los conocimientos o conceptos sobre la caída libre.
• Comprobar las grandes teorías de los científicos de nuestra historia, experimentando un poco con la caída libre de objetos.

Materiales

2 botellas de plástico

Piedras, arena o cualquier otro material que aumente el peso de la botella

Procedimiento

1    Llena una de las botellas con el material que conseguiste y la otra déjala vacía.

      Deja caer las dos botellas al mismo tiempo desde una superficie considerablemente alta.

Procura que la superficie donde caerán las botellas sea blanda para que no se rompan y las puedas utilizar varias veces.

El experimento puede fallar si alguna de las botellas es muy ligera, ya que esto hace que el aire disminuya su velocidad.

Realiza observaciones sobre lo que ves

Socializa la siguiente pregunta
¿Qué cae más rápido, una pelota de béisbol o una hoja de papel? ¿por qué?

EVALUAR

EVALUACIÓN

PRÁCTICA DE LABORATORIO

CAÍDA LIBRE

NOMBRES:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

GRADO: ___________                                                                  FECHA: _______________

COMPETENCIAS:

1.       Identificar las características de la caída libre de los cuerpos.

2.       Calcular altura y velocidad en la caída libre de los cuerpos.

JUSTIFICACIÓN / INTRODUCCIÓN: 

La caída libre es un movimiento uniformemente acelerado; o sea, que tiene una aceleración constante e igual a 9.82 m/s² la que llamamos gravedad y se representa con la letra g.

Muchos procesos industriales utilizan la gravedad para la realización de sus actividades. Es importante, entonces, que el aprendiz sepa determinar el movimiento de cualquier cuerpo que caiga.

MATERIALES:

·         Cronómetro.

·         Bloques de madera de diferentes tamaños.

·         Flexómetro (metro).

PROCEDIMIENTO

A.      Ubicados en el corredor del segundo piso del colegio, “dejamos caer” 3 cubos de madera hasta el primer piso, con el cronometro medimos el tiempo de caída; repetimos la medida hasta 3 veces y empleando las fórmulas llenar la siguiente tabla:

Fórmulas: 

Como dejamos caer los cuerpos (los bloques de madera), entonces su velocidad inicial V₀ = 0 y las fórmulas anteriores se pueden expresar ¿de qué otra forma?

Bloque 1 (masa)	t(seg)	g(m/seg2)	h

Bloque 2 (masa)	t(seg)	g(m/seg2)	h

Bloque 3 (masa)	t(seg)	g(m/seg2)	h

B.      Empleando el flexómetro (metro) tome la medida desde el segundo piso hasta el primer piso, tómela en distintas posiciones y compara con los resultados obtenidos en el numeral A.

C.      Aprovechando los datos de la tabla 1, calcule la velocidad con que llega el cubo al piso en cada caso, y llene la siguiente tabla. Repita hasta 3 veces la medición. 

Bloque 1 (masa)	t(seg)	g(m/seg2)	h	Vf

Bloque 2 (masa)	t(seg)	g(m/seg2)	h	Vf

Bloque 3 (masa)	t(seg)	g(m/seg2)	h	Vf

D.      Con los datos obtenidos en las tablas, realice una gráfica: h vs t y anote conclusiones.

E.       Con los datos obtenidos en las tablas, realice una gráfica: V_f vs t anote las conclusiones:

PREGUNTAS:

1.       ¿Cuál de los métodos para la medición de la altura te parece más apropiado, con el cronómetro o con el metro? ¿Por qué?

2.       ¿Si lanzaras dos objetos, el uno más pesado que el otro, desde el segundo piso, cuál de los dos cae más rápido? ¿Por qué?

3.       ¿Cuándo un cuerpo va cayendo, en que momento lleva más velocidad.

4.       ¿Cuál es la aceleración de todos los cuerpos que caen? ¿Será la misma en todos los puntos de la tierra?

INFORME DE LA PRÁCTICA:

Aquí debes registrar todos los resultados de la práctica, las respuestas a las preguntas y las conclusiones obtenidas de la misma. Recuerda que lo más importante de la práctica son las conclusiones que obtengas.

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Acerca de la caída libre de los objetos

http://www.objetos.unam.mx/fisica/caidaLibre/index.html

https://www.youtube.com/watch?v=xGErI2_Xc1c

https://www.youtube.com/watch?v=56mY58ErUw4

LEER

Teorías sobre la Caída Libre de los objetos

Aristóteles

La teoría de Aristóteles se basaba en que todos los cuerpos pesados caían más rápido que los ligeros. Él mencionaba que existían dos tipos de movimientos: naturales, éste a su vez se dividía en dos movimientos que era el movimiento circular de los cosmos y el movimiento hacia la superficie o hacia la atmósfera; y violentos.

El movimiento natural de un cuerpo consistía en la naturaleza formada del mismo (agua, tierra, aire, fuego), éstos se debían mover a su lugar natural y dependiendo del elemento en mayor abundancia era el que determinaba la dirección y la rapidez de éste. Una piedra grande caía más rápido que una piedra pequeña, ya que tenía más tierra.

Los movimientos violentos para Aristóteles eran aquellos que se apartaban de su trayectoria natural. Un ejemplo, que una piedra se elevara hacia atmósfera, cuando su lugar natural es la superficie.

Aristóteles también en sus estudios realizados decía que la rapidez de la caída los cuerpos era directamente proporcional a su peso y que conforme se acercara a su lugar natural su velocidad aumenta.

La teoría propuesta por Aristóteles podía parecer lógica pues un cuerpo pesado cae más rápido que un ligero, ya que la gravedad lo atrae con mayor fuerza. Pero sus argumentos no eran suficientes para poder afirmarlo, sin embargo en su momento fue la mejor manera de explicar la caída libre.

Aristóteles decía que cada cosa tiende por naturaleza a cierta posición preferida. Por ejemplo: Una piedra cae porque es natural que vaya al suelo, ya que la piedra y el suelo tienen naturaleza parecida. Los movimientos que observamos son precisamente su tendencia de ir allí.

Pero Aristóteles no era tonto, distinguía entre lo que llamaba movimientos naturales (por ejemplo el agua bajando por un torrente) y movimientos violentos (por ejemplo disparar una flecha). En los movimientos violentos, producidos por los seres vivos, creía que siempre debía estar actuando una fuerza. En el caso de la flecha, la fuerza inicial la producía el arquero, pero luego creía que lo que mantenía la flecha en movimiento era la fuerza del aire que la empujaba constantemente desde atrás.

El gran descubrimiento de Galileo Galilei

Uno de los grandes aportes que hay en la Física, es sin duda alguna el que realizó el científico Galileo Galilei que demostró que en todos los cuerpos la aceleración de la gravedad, es igual sin importar su peso, en otras palabras, todos los cuerpos caen al mismo tiempo sin importar su peso.

Esto lo pudo comprobar con su experimento realizado desde la Torre de Pisa. Galileo arrojó dos objetos de diferente peso y mostró que caían al mismo tiempo.

Actualmente, se cree por parte de historiadores que éste experimento de Galileo en la Torre de Pisa no lo pudo llevar a cabo, debido a la dificultad de medir el tiempo. Sin embargo, Galileo Galilei realizó otro experimento llamado Planos inclinados y en ambos experimentos pudo llegar a la misma conclusión. Él utilizó planos inclinados y dos esferas de distinto peso, estudió detalladamente el comportamiento de las esferas sobre los planos inclinados y notó que a pesar de que las esferas eran de distinto peso su comportamiento sobre ellos no difiere. El objetivo de haber utilizado los planos inclinados era que gracias a su superficie hace que los objetos se muevan más lento y que se pueda medir mejor el tiempo de caída. Galileo utilizó para éste experimento un reloj de agua, clepsidra.

En la teoría de Galilei él explica que si dos cuerpos de diferente peso caían desde el vacío en donde no hay aire, ambos caerían al mismo tiempo. No obstante, Galileo no contaba con un vacío pero pudo imaginar uno. Él dibujo un cuerpo pesado atado a un cuerpo ligero y dedujo que éste cuerpo compuesto caerían más rápido que el cuerpo pesado solo, y que el cuerpo ligero no podía retardar su caída sino que caía con más velocidad.

Sin duda alguna, las afirmaciones en la teoría de Galileo Galilei pudieron corregir la idea que se tenía durante mucho tiempo de la caída libre que descubrió Aristóteles.

Aristóteles y Galileo en distintas épocas

El porqué de que las ideas de Aristóteles y Galileo Galilei son diferentes, se debe a que ambos pertenecieron a épocas muy distintas del desarrollo del pensamiento humano.

En la época de Aristóteles sus ideas aún no se necesitaban ser experimentadas forzosamente para poder ser aceptadas, se basaban más en la observación para poder ser aceptadas, sin embargo esto era suficiente para poder explicar, en su época, muchos fenómenos que ocurrían en la naturaleza.

En el periodo de Galileo Galilei la experimentación, el registro y el uso de las matemáticas eran y aun lo son muy importantes si se quiere deducir alguna idea o teoría. Es por eso, que Galileo tenía más argumentos que le permitieran afirmar lo que él estaba diciendo y con ello corregir por completo la idea de Aristóteles.

A partir de Galileo y de algunos otros científicos surgieron las bases para establecer la ciencia como la conocemos hoy en la actualidad.

Entonces 

¿Qué es la caída libre?

Se le llama caída libre al movimiento de un objeto o cuerpo en donde no existe resistencia de algún medio. Como sabrás en el movimiento de la caída libre de los cuerpos intervienen varios factores que son: la forma del cuerpo y el medio por el que se desplaza (En el aire, agua, etc.)

Una mejor forma de explicar la caída libre es que si se elimina el medio de resistencia, por ejemplo el aire, y se arroja una pelota y una pluma de un ave, ambos objetos caerán al mismo tiempo sin importar su peso, ya que no existe resistencia alguna sobre éstos.