Unidad: Tercera Ley de Newton
¿Te has preguntado por qué late tu corazón y cómo funciona un cardiógrafo? Observa al video que muestra a Alexi acostado sobre una tabla de madera que puede moverse de izquierda a derecha, e intenta describir de qué crees que se trata el experimento. Intentaremos comprender cómo funciona el aparato que acabas de ver y qué relación tiene con la Tercera Ley de Newton. Partiremos examinando un par de experimentos sencillos que tienen relación con el video que acabas de observar.Actividad :
El globo cohete
En el primer experimento se muestra el movimiento de un globo unido a un cordel usando una pajilla de bebida, de forma tal que el globo puede deslizarse horizontalmente.
Observa el video del globo que se desliza por el cordel.
Actividad: Tu profesor te suministrará un globo para que intentes hacer que se mueva como lo hace en el video.
2.
¿Qué diferencia hay en el movimiento resultante si sólo inflas el globo un poco, en comparación con el caso en que lo inflas mucho?3.
¿Son consistentes tus observaciones con tu explicación de por qué se mueve el globo?4.
Observa nuevamente el video del globo y describe que pasa con el tamaño del globo a medida que se va moviendo. ¿Por qué crees que ocurre esto?5.
Sujeta el globo en una de tus manos y coloca la palma de tu otra mano en la boquilla del globo mientras este se desinfla. ¿Qué sientes? ¿Qué relación tiene esta observación con tu respuesta a la pregunta anterior?6.
Observa nuevamente el video del globo. ¿Se mueve el globo con rapidez constante?Actividad :
El globo con agua
.En el segundo experimento se repite el experimento anterior pero esta vez el globo se
encuentra relleno con agua.
Observa el video con atención.
1.
¿Qué diferencias y semejanzas tiene este experimento con el experimento anterior?2.
¿En qué dirección se mueve el globo? ¿Lo hace con rapidez constante?3.
¿En qué dirección se mueve el agua?4.
Explica por qué el globo y el agua se mueven como lo indicaste en las preguntas anteriores.Actividad :
Las patinetas.
Alexi y Andrés están parados sobre patinetas como se muestra en la imagen:
A continuación Alexi empujará a Andrés.
1.
Haz una predicción: ¿Qué pasará con Alexi y Andrés después del empujón? Si alguno de ellos no seObserva el video para chequear tu predicción:
2.
¿Existe algún intervalo de tiempo en que la fuerza neta que actúa sobre Andrés es cero?3.
¿Existe algún intervalo de tiempo en que la fuerza neta que actúa sobre Andrés no es cero?4.
Mientras Alexi empuja a Andrés, la fuerza que actúa sobre Alexi, ¿es cero o es distinta de cero?La actividad anterior proporciona evidencia que, aunque Andrés no intenta empujar a Alexi; Este es parte del contenido de la Tercera ley de Newton. En lenguaje moderno, para señalar que las fuerzas siempre se producen de a pares, decimos que los dos cuerpos experimentan una interacción, y decimos que; La Tercera Ley de Newton también proporciona información sobre las magnitudes de las fuerzas que A ejerce sobre B y que B ejerce sobre A, lo que examinaremos en la siguiente actividad.
Cuando Alexi ejerce una fuerza sobre Andrés, necesariamente
Andrés también ejerce una fuerza sobre Alexi.
Cuando dos cuerpos A y B interactúan, si A ejerce una fuerza sobre
B necesariamente B también ejerce una fuerza sobre A.
Actividad :
Dos patinetas, tres alumnos
Al ver que aprender Física es entretenido, César se une a la fiesta y se sube a la patineta con Andrés, como muestra la siguiente imagen: A continuación Alexi empujará nuevamente a Andrés:1.
Suponiendo que Alexi empuja aproximadamente con la misma fuerza que antes, haz las siguientes predicciones:a)
En comparación con el caso en que jugaban sin César, la aceleración de Alexis ¿es mayor, menor o igual que antes?b)
En comparación con el caso en que jugaban sin César, la aceleración de Andrés (y César) ¿es mayor, menor o igual que antes?Comprueba tus predicciones observando el video del experimento: En el video se observa que el movimiento de Alexi, y por lo tanto su aceleración, es muy parecida al caso anterior, lo que es consistente con el hecho que Alexi ejerció una fuerza parecida a la del caso anterior. La masa de Andrés + César es aproximadamente el doble de la masa de Alexi. De las mediciones que se pueden hacer en el video se concluye que la aceleración de Andrés y César es aproximadamente la mitad de la aceleración de Alexi.
2.
A partir de la información anterior, ¿Qué se deduce sobre las magnitudes de la fuerza que ejerce Alexi sobre Andrés y de la fuerza que actúa sobre Alexi?3.
¿En qué dirección actúa la fuerza que ejerce Alexi? ¿En qué dirección actúa la fuerza que actúa sobre Alexi? Tu respuesta a las preguntas anteriores son una característica de la naturaleza, es decir, son válidas siempre que dos cuerpos interactúan, independientemente de que se trate de dos cuerpos “sólidos” que se empujan mutuamente, como el el caso de Alexi y Andrés, o si alguno de los cuerpos es un fluido, como en el caso de los globos llenos de aire y agua. En todos los casos se cumple que; Esta afirmación es una de las formas de enunciar la Tercera Ley de Newton, y ambas fuerzas se llaman fuerzas de acción y reacción. Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, el cuerpo B ejerce sobre el cuerpo A una fuerza de igual magnitud y dirección opuestaActividad (Opcional) : Entendiendo el BalistoCardiógrafo.
Observa nuevamente el video mostrado al comienzo de la clase.
La tabla se encuentra encima de clavos que actúan como si fuesen ruedas pues giran cuando la tabla se mueve. La figura muestra en rojo un espejo pegado a uno de esos clavos y el rayo láser que apunta a ese espejo para poder visualizar el movimiento de la tabla.
