Actividad 7

Orientaciones al Tutor

Actividad Nº7

Suma de Fuerzas

Unidad 1. Leyes de Newton

Asignatura: 3° FÍSICA

SOPORTE PAPEL Y WEB        DIFICULTAD BAJA

 

Grupo de saber en el que hace énfasis:

  • Usar en forma interactiva y reflexiva los lenguajes, la información y el conocimiento: oral y escrito, disciplinar, audiovisual y tecnológico.
  • Actuar en forma autónoma: autoconocimiento y autorregulación, elaboración de metas y proyectos personales, autoestima.

 

 

Habilidad, conocimiento, destreza, actitudes, capacidades que pretende moviliza:

  • lectura comprensiva y crítica.
  • expresión oral adecuada
  • expresión escrita adecuada
  • fundamentación de opiniones
  • búsqueda selectiva y crítica de la información
  • escucha activa para entender al otro y sus argumentos
  • uso crítico de las nuevas tecnologías.
  • autorregulación del trabajo y el aprendizaje: fijación de metas gestión del tiempo, establecimiento de prioridades, autoevaluación
  • análisis y resolución de problemas
  • utilización de distintas perspectivas de abordaje de una situación
  • integración de distintos saberes disciplinares
  • modelización de distintos fenómenos
  • razonamiento lógico: analogías, categorizaciones, generalizaciones, análisis estadísticos.

 

Se inscribe en una:

 

-Actividades de lectura

-Actividades de interpretación de textos

-Actividades de producción de texto

-Actividades con organizadores gráficos (redes y mapas conceptuales, cuadros) y gráficas

-Resolución de problemas

 

Tiempo estimado

Propuesta didáctica

Recursos

 

3 hrs + 3 hrs trabajo domiciliario

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lee el siguiente texto y a continuación realiza las actividades que se proponen.

 

Es difícil encontrar situaciones en las que sobre un cuerpo actúe una única fuerza. Lo más frecuente es que sobre el cuerpo estén actuando varias fuerzas simultáneamente.  La experiencia dice que es posible reemplazar a todas las fuerzas que están actuando sobre un cuerpo por una sola que produce el mismo efecto. Es decir, siempre es posible encontrar una única fuerza que produce el mismo efecto que todas las fuerzas actuando simultáneamente. A esta única fuerza, que produce el mismo efecto que todas actuando simultáneamente la llamamos FUERZA NETA o FUERZA RESULTANTE

 

Te acordás que las fuerzas son magnitudes vectoriales, por lo tanto, la fuerza neta o resultante tendrá que obtenerse por métodos que permiten sumar vectores. El resultado dependerá de las direcciones, sentidos y módulos que tengan las fuerzas aplicadas. Cuando se suman las fuerzas colineales es muy importante decidir qué signo le adjudicas a cada sentido, por ello, si las fuerzas se ejercen en sentido contrario, al obtener la fuerza neta, estarás sumando números enteros (positivos y negativos) de acuerdo al signo de cada fuerza.

Veamos los siguientes casos:

 CASO I .  FUERZAS COLINEALES

 

1) Juan y Felipe están empujando una caja enorme. Cada uno ejerce una fuerza, F1 y F2, ambas de igual dirección y sentido. La fuerza resultante FR (o Fuerza Neta FN) entre estas dos será una fuerza que tenga igual dirección y sentido que las anteriores, y su módulo será la suma de los módulos, porque ambos tienen el mismo signo       FR = F1 + F2

ACLARACIÓN: En los dibujos verás que dice FResultante en lugar de decir FN,  pero representa lo mismo.

 

2) Ahora, Juan (el más chiquito) se enojó y no quiere avanzar más, por eso se sentó y empuja  la caja pero hacia atrás, mientras que Felipe sigue haciéndolo hacia adelante. La fuerza resultante será ahora una que tenga igual dirección, con el sentido igual al de la fuerza mayor, pero su módulo se obtendrá de sumar un número positivo y otro negativo. En este ejemplo,al módulo de  F2  se le dio un signo negativo:      FR = F1 +(- F2)= F1- F2

 

 

TAREAS

A) Dale valores a las fuerzas y para los dos casos obtiene el módulo de la fuerza resultante.

B) En el simulador Phet hay una aplicación que puedes descargar del siguiente sitio web:

 

https://phet.colorado.edu/es/simulation/forces-and-motion-basics

En esta aplicación, se muestran dos equipos de niños y jóvenes que juegan al “TIRA Y AFLOJA”

 

Realiza las siguientes actividades:

  1. Distingue cada equipo, mira atentamente que cada jugador puede ejercer fuerzas diferentes y que varios jugadores pueden tirar al mismo tiempo.
  2. Varía los jugadores que tiran por equipo, anota las fuerzas que cada equipo hace y observa qué características adquiere la fuerza neta (suma de fuerzas)
  3. En la siguiente tabla, registra los valores de las fuerzas que hace cada equipo y la fuerza neta (suma de fuerzas) indicando  su  dirección y sentido.  Recuerda decidir a cuál de las fuerzas que hace cada equipo le asignas un signo positivo y/o negativo a su módulo

 

 

F1(Equipo Azul)

F2(Equipo Rojo)

FN(Suma de fuerzas)

Dirección

Sentido

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 CASO II. FUERZAS NO COLINEALES

Ahora, Juan y Felipe, tiran de la enorme caja, pero de la forma que muestra la imagen. ¿Cuánto valdrá ahora la fuerza neta o fuerza resultante F? Recordemos una vez más que las fuerzas son magnitudes vectoriales, entonces, ¿cómo se suman dos fuerzas no colineales?

En el diagrama que está a la derecha, te explica claramente cómo hacerlo utilizando la Regla del paralelogramo. [1]

 

C) Resolución de problemas

1. Cuatro amigos aplican cada uno una fuerza sobre un cajón, con las características que se detallan: la fuerza realizada por Matías es hacia el norte y de módulo 400 N, la que realiza Joaquín es hacia el este y su módulo 300 N, Germán la aplica hacia el oeste con un módulo de 200 N y Jeremías una fuerza hacia el sur de 250 N

a)     Representa la situación a escala, nombrando cada una de las fuerzas.

b)    ¿Cuánto vale la suma de las fuerzas aplicadas por Matías y Jeremías?

c)     ¿Cuánto vale la suma de las fuerzas aplicadas por Germán y Joaquín?

d)    Finalmente, ¿cuánto vale la fuerza neta sobre el cajón?

(AYUDA: Utiliza lo que has aprendido sobre suma de fuerzas colineales y no colineales) [2]

 

2.  Yessica y Ximena están jugando a tirar de un cubo de madera que está apoyado en la mesa, cada una ejerce una fuerza F1 (la que hace Yessica)  de 30 N y F2 (la que hace Ximena) de 40 N. Ambas fuerzas son perpendiculares entre sí.

 

 

 ¿Qué fuerza neta se realiza sobre el cubo?

a) Responde la pregunta representando las fuerzas a escala y utilizando la regla del paralelogramo

b) ¿Conoces otra forma de obtener la fuerza neta que no sea por la regla del paralelogramo? Tienes que recurrir a algunos conocimientos que has aprendido en matemática relacionado con los triángulos rectángulos. Pide ayuda a tu profesor o profesora de matemática o de tutoría para que te oriente.

3. Dos caballos tiran de un poste con las fuerzas F1 de 1300 N y F2 de 1400 N, de tal forma que entre ellas forman un ángulo de 140°.  a) Haz un dibujo o bosquejo de la situación. b) Calcula y representa la fuerza neta sobre el poste.

_____________________________________

[2] Este problema es muy similar al problema 3 planteado en el capítulo 2 del libro “La física entre nosotros” de Marcelo Szwarcfiter  y Ernesto Egaña.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Computadora XO,simulador Phet (puede usarse la versión para linux) libros de texto, cuaderno de clase

Propósitos y orientaciones metodológicas:

Se propone una recapitulación y repaso de las características vectoriales de las fuerzas, la interpretación de la Fuerza Neta como fuerza que reemplaza a todas las fuerzas actuando simultáneamente, y la representación gráfica de las fuerzas. Asimismo se plantean situaciones para obtener la resultante de un sistema de fuerzas colineales con uso del simulador Phet, como herramienta tecnológica, en este caso su utilización con el objetivo que controlen variables a través del  planteo de diversas situaciones.

En caso de fuerzas no colineales, se plantean una serie de problemas contextualizados a situaciones posibles de imaginar por los estudiantes, de forma de ir promoviendo el grado de abstracción de forma gradual, procurando la modelización, la utilización de condiciones de validez y planteando simplificaciones que permitan aplicar de forma sencilla las leyes físicas involucradas.