Tema: Caída Libre Duración del tema: Dos días Para alumnos de 4°año Objetvos Específcos: - Reconocer la fuerza graitatoria
-1Com!render el moimiento uniforme acelerado de modo er"cal# Primera clase (2 horas cáedras)
$# La !rofesora !rofesora iniciar% diciendo: &'os referimos a caída libre( cuando de)amos caer ob)etos desde cierta altura( entonces si *o agarro el borrador del !izarrón * lo suelto este cae+( cae+( a,ora ustedes agarren agarren un l%!iz( un borrador( borrador( la cartuc,era o una la!icera( ean desde ue altura lo uieren soltar# soltar# .l terminar esta sencilla e/!eriencia se interrogar% interrogar% a los alumnos con una serie de !reguntas !ara conocer sus ideas !reias# respuestas:” cae cae por la gravedad”, “porque la 0Por u1 creen ue los ob)etos caen2 Posibles respuestas:” Tierra lo atrae” porque la Tierra ene un centro de gravedad”. gravedad”. ¿Qué es la gravedad? ¿Quién la produce? . Posibles respuestas:” respuestas:” algo que produce la Tierra”, “Es una uer!a”, “es algo de la Tierra”.
3# De acuerdo con las res!uestas de los alumnos la !rofesora ir% aclarando( los cuer!os caen al suelo debido a una fuerza graitatoria ue es una fuerza de atracción ue e)erce la Tierra sobre cualuier ob)eto im!rimiendo una aceleración llamada graedad# graedad# .,ora la !rofesora !rofesora !reguntar%( ue !asa a,ora si de)o caer una ,o)a de !a!el * brón al mismo "em!o# 0Cu%l cae !rimero2( 0Por u12 Posibles respuestas: &el brón caer% !rimero !orue es m%s !esado+( &la ,o)a caer% al 5l"mo+# .,ora si arrugó el !a!el( si arrugo el !a!el * de)o caer otra ez con el brón( 06u1 creen ue !asar%2 Posibles res!uestas: &caer%n igual+( &el brón caer% !rimero+# Des!u1s de ,aber escuc,ado las diferentes diferentes res!uestas de los alumnos( auí la !rofesora !rofesora re!ar"r% a cada alumno una fotoco!ia con la ,istoria ,istoria de cómo surgió * estudio la caída caída libre( !ero ella narrar% breement breemente e un relato ,istórico ,istórico en el aula( * tambi1n tambi1n ir% dibu)ando: 7ueno en 1!ocas anteriores .ristóteles ue era un lósofo griego !ostulaba ue un cuer!o m%s !esado cae m%s r%!ido ue un cuer!o liiano( !or lo tanto# 8alileo su!one ue la caída libre es un moimiento uniformemente acelerado * busco la forma de ericar su ,i!ótesis# 2
8alileo de)o caer dos ob)etos diferentes diferentes desde la torre inclinada de Pisa )ustamente )ustamente !ara
ericar si caían al mismo "em!o !ero le dicultaba medir el "em!o# Por lo tanto mando ,acer un !lano inclinado de madera con el uso el !lano u"lizo dos bolas de acero de diferentes diferentes $
Creo qe el co!cepo CO"P#E$%&O$ es m' amplio ' la co!jaci! *E "O*O +E#,&C-. me hace
rido/ 3
-l decir dejo caer0/ .o prese!as como verídico ' e! clases ermi!amos pla!ea!do qe era !
a!cdoa co!ada por erceros !o era $ 3EC3O 3&%,O#&CO O4OOOOOO
!esos# De esta forma !udo estudiar detallada9'T el com!ortamiento de las esferas sobre el !lano inclinado * noto ue a !esar ue las bolas tenían diferentes !esos( no diferían en su com!ortamiento de caída *a ue 8alileo al !lano lo !osicionaba en diferentes %ngulos de inclinación# l ob)e"o de ,aber u"lizado los !lanos inclinados es !orue gracias a su su!ercie( los ob)etos !odían ba)ar m%s lento * !odía medir el "em!o de caída# 8alileo u"lizo !ara este e/!erimento un relo) de agua( llamado cle!sidra# ;ste se basaba en dos reci!ientes iguales( donde el agua tenía ue !asar de un reci!iente al otro( algo !arecido al relo) de arena<# =# ntonces la !rofesora luego de ,aber narrado una !eueña reseña ,istórica( !reguntar% a los alumnos( entonces en >ísica# 06u1 es caída libre2 Posibles respuestas:+ cuando de)amos caer ob)etos+( cuando caen las cosas !or la graedad+( etc# 4# .uí la !rofesora dictar%: &ntonces caída libre en >ísica nos referimos( cuando un cuer!o cae desde cierta altura * se encuentra ba)o la in?uencia de la graedad#+ La !rofesora dibu)ar% e ira e/!licando#
Luego ue los alumnos terminen de co!iar( seguir% el dictado@ Las caracterís"cas !rinci!ales de este moimiento son:
La elocidad inicial es cero#
ste moimiento se des!laza( en una sola dirección ue corres!onde al e)e er"cal#
s un moimiento uniformemente acelerado( el alor de la graedad en la Tierra es a!ro/imadamente A(B ms3( es decir ue un cuer!o en caída libre( aumenta su elocidad en A(B ms cada segundo * se simboliza con la letra &g+#
La aceleración de la graedad es la misma !ara todos los ob)etos * es inde!endientemente de la masa de los mismos#
n caída libre no se "ene en cuenta la resistencia del aire#
n el acío todos los cuer!os caen en el mismo "em!o( sin im!ortar la masa# Por e)em!lo si en el acío es decir no ,a* aire( de)amos caer una !luma * un mar"llo desde cierta altura( estos caer%n al suelo al mismo "em!o#
# Las ecuaciones generales son:
%e!da Clase (!a hora cáedra)
1/ La !rofesora ,ar% un bree resumen: diciendo la clase !asada imos ue es caída libre(
contamos la ,istoria( dimos la denición( caracterís"cas * !or ul"mo las fórmulas ue se deben u"lizar !ara este tema#
5ía de ejercicios: Ejercicio 1# En cuer!o cae libremente desde el re!oso durante F segundos ,asta llegar al
suelo# Calcular la distancia ue ,a recorrido( o lo ue es lo mismo( la altura desde donde se soltó# Ejercicio 2/ En tornillo cae accidentalmente desde la !arte su!erior de un edicio# 4 segundos
des!u1s est% gol!eando el suelo# 0Cu%l ser% la altura del edicio2# Ejercicio 6/ Desde el tec,o de un edicio se de)a caer una !iedra ,acia aba)o * se o*e el ruido
del im!acto contra el suelo = segundos des!u1s# Gin tomar en cuenta la resistencia del aire( ni el "em!o ue tardó el sonido en llegar al oído( calcula: a< La altura del edicio# b< La elocidad de la !iedra al llegar al suelo# Ejercicio 7/ 0Con u1 elocidad se debe lanzar ,acia arriba( una !iedra( !ara ue logre una
altura m%/ima de =#3 m2 Ejercicio 8/ Hallar la elocidad con ue fue lanzado un !ro*ec"l ,acia arriba si 1sta se reduce a
la tercera !arte cuando ,a subido 4I m# Ejercicio 9# Hallar la aceleración de la graedad en un !laneta conoci1ndose ue en 1ste(
cuando un cuer!o es soltado desde una altura de 4m( tarda $s !ara gol!ear en el suelo# Ejercicio # Ge de)a caer un cuer!o desde una altura de $Im# Calcular:
a< l "em!o ue tarda en caer# b< La elocidad con la ue llega al suelo#
Resolución del primer problema: Datos que tenemos: Velocidad inicial ………. Vo = 0 (la soltamos y parte de velocidad cero)
Tiempo de cada …….…... t = ! s "celeración de cada …... # = $%& m's "ltura inal ser* el suelo = 0 (+ota: aunque no uera el suelo en cada libre la altura inal siempre = 0) ,arte de una altura inicial -o = es la que nos piden% tambi/n podemos llamarla altura o 1.
"plicaremos la se#unda órmula: 1=2' #t3 donde -o ser* la altura inicial o altura desde la que cae (1). ,oniendo valores en la órmula : 1= 2' .$%& m's.(!s)3==4 despe5ando -o Resuelto 1 = 26!%7 metros 2/ La !rofesora re!ar"r% a cada alumno una fotoco!ia con una serie de e)ercicios * resoler%
uno como demostración# .sí los alumnos deber%n seguir resoliendo * ante cualuier duda consultar a la !rofesora# =#Ge ,ar% !asar a cualuier alumno !ara ue resuela un !roblema a elección#
Reseña Histórica:” Caída Libre” l lósofo griego .ristóteles ;=4B-=33 a C< armó en sus escritos ue los cuer!os caen a una elocidad !ro!orcional a su !eso# .ristóteles formuló su teoría de los ob)etos en caída libre( su!oniendo ue todos se com!onen de cuatro elementos: "erra( aire( fuego * agua# Los ue est%n cons"tuidos !rimordialmente !or "erra * agua tratan de alcanzar su lugar natural de re!oso: la TierraJ Los ob)etos ue se com!onen de aire tratan de subir a su estado natural de re!oso: el cielo#
>ue 8alileo 8alilei ;$F4-$F43< 6uien diseñó ingeniosos m1todos !ara cronometrar con e/ac"tud la forma en ue caen ob)etos seme)antes de dis"nto !eso * !udo establecer ue el !eso de un ob)eto no in?u*e en su aceleración( con la condición de ue sean des!reciables los efectos de la resistencia del aire#
8alileo de)ó caer ob)etos de diferentes !esos desde lo alto de la Torre inclinada de Pisa * com!aró sus caídas# n una ocasión( 8alileo su!uestamente reunió una gran mul"tud !ara ue ates"guara la caída de un ob)eto ligero * uno !esado desde lo alto de la torre# Ge dice ue muc,os obseradores de esta demostración( uienes ieron a los ob)etos tocar el suelo )untos( se burlaron del )oen 8alileo * con"nuaron aanzados a sus enseñanzas aristot1licas
8alileo demostró ue si la aceleración a lo largo del !lano inclinado es constante( la aceleración debida a la graedad debe ser constante * ericó su su!osición de ue las esferas al descender !or !lanos inclinados se incrementaban uniformemente con el "em!o# ncontró ue las esferas aduirían la misma can"dad de ra!idez en cada interalo sucesio de "em!oJ esto es( las esferas rodaban con aceleración uniforme o constante# La elocidad en cualuier "em!o es sim!lemente igual a la aceleración mul"!licada !or el "em!o# 8alileo encontró ma*ores aceleraciones !ara !lanos inclinados m%s em!inados# La esfera aduiere su m%/ima aceleración cuando el !lano se leanta a la !osición er"calJ esto es( la aceleración de Caída libre# l "em!o era tomado mediante un relo) de agua llamado cle!sidra( caracterís"cas: La cle!sidra !osee un alor simbólico( !orue es el instrumento ue m%s isiblemente re!resenta( con la caída del agua o de la arena( el ?uir constante del "em!o# ran asi)as de cer%mica * estaban llenas de agua ,asta un determinado niel( tenían un agu)ero en la base !or donde salía el agua a una determinada elocidad( * esto marcaba un "em!o# Por dentro de la asi)a ,abían arias marcas( cada una de ellas era una ,ora diferente( a medida ue se iba aciando el agua( iba marcando la ,ora# stos relo)es fueron usados en .tenas tambi1n( en los tribunales( marcaban el "em!o del ue dis!onían !ara ,ablar# Golían ser usados !or !olí"cos * abogados# n gi!to se usaban es!ecialmente durante la noc,e( cuando los relo)es de sombra no serían# l relo) de agua fue el dis!osi"o de cronometra)e m%s !reciso * de uso com5n durante miles de años( ,asta ue fue sus"tuido !or el relo) de !1ndulo m%s !recisos en la uro!a del siglo KMM#
