Lección y avalúo: Entendiendo las Leyes de Newton

¿Alguna vez te has preguntado por qué una pelota se detiene después de rodar o por qué necesitas más esfuerzo para empujar un objeto pesado?

Las respuestas están en las Leyes de Movimiento de Newton.

Este blog te ayudará a explorar estas tres leyes fundamentales de la física, su aplicación en la vida cotidiana y cómo experimentarlas usando simuladores interactivos.

¿Qué son las Leyes de Newton?

Isaac Newton formuló tres principios fundamentales que explican cómo se mueven los objetos. Observa el siguiente video: 

Primera Ley: Ley de la Inercia

"Un objeto permanece en reposo o en movimiento uniforme a menos que una fuerza externa actúe sobre él."

La ley de la inercia o primera ley postula que un cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento recto con una velocidad constante, a menos que se aplique una fuerza externa.

    Ejemplo: Un carro en movimiento se detiene cuando frenamos. 

Segunda Ley: Fuerza, Masa y Aceleración

“La aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza aplicada y ocurre en la misma dirección."

La ley fundamental de la dinámica, segunda ley de Newton o ley fundamental postula que la fuerza neta que es aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere en su trayectoria.

• Fórmula: $$ (Fuerza = Masa × Aceleración).

Ejemplo: Empujar un carrito de supermercado vacío versus uno lleno.

 

Tercera Ley: Acción y Reacción

"Por cada acción, hay una reacción de igual magnitud y en sentido opuesto."

Cualquier fuerza que actúe sobre un cuerpo siempre está emparejada con otra fuerza igual y opuesta que actúa sobre algún otro cuerpo.

Ejemplo: Empujar un bote, este se mueve hacia atrás.

Actividad Interactiva con Simuladores

Instrucciones: Utiliza el  simulador adjunto para experimentar estas leyes. Realiza cada una de las actividades presentadas, toma una foto y adjunta la actividad en tu portafolio electrónico.

Actividad 1: Explorando la Inercia (Primera Ley)

Ejercicio #1

1. Presiona la pestaña de movimiento.
2. Coloca un objeto en reposo en el simulador. 
3. Responde en tu libreta: ¿Qué sucede con el objeto cuando no hay fuerzas externas?
4. Ahora, aplica una fuerza y luego elimínala
5. Responde en tu libreta: ¿Qué sucede con el objeto si no hay fricción?

Ejercicio #2

1. Activa la fricción en el simulador y repite el experimento anterior.
2. Responde en tu libreta: ¿Cómo afecta la fricción al movimiento del objeto?

Actividad 2: Relación Fuerza-Masa-Aceleración (Segunda Ley)

Ejercicio #3

1. Seleciona un objeto con una masa de 50Kg
2. Aplica una fuerza de 100N
3. Registra la aceleración que aparece en el simulador en la libreta
4. Calcula la aceleración usando la fórmula F= ma ¿Coincide con el resultado del simulador? Demuestra tus cálculos.

Ejercicio #4

1. Aumenta la masa del objeto a 100Kg y aplica la misma fuerza (100N).
2. Registra en la libreta la nueva aceleración.
3. Compara los resultados: ¿Cómo afecta el aumento de la masa a la aceleración?

Ejercicio #5

1. Manten la masa constante (50kg) y aplica diferentes fuerzas (5N, 20N)
2. Registra en la libreta cómo cambia la aceleración.

Actividad 3: Acción y Reacción (Tercera Ley)

Ejercicio #6

1. Coloca dos objetos en contacto (por ejemplo, un bloque pequeño y uno grande).
2. Aplica una fuerza sobre el objeto.
3. Activa los vectores de fuerza y responde en la libreta:

• ¿Qué fuerzas actúan sobre cada bloque?
• ¿Son iguales en magnitud pero opuestas en dirección?

Ejercicio #7

1. Selecciona un objeto sobre una superficie y aumenta la fricción.
2. Intenta mover el objeto aplicando fuerza.
3. Responde en tu libreta: 

• ¿Qué sucede cuando la fuerza de fricción es mayor que la fuerza aplicada?
• ¿Cómo se relaciona esto con la Tercera ley?

Preguntas para Reflexión y Análisis

Contesta las siguientes preguntas en oraciones completas.

1. ¿Qué Sucede con el movimiento de un objeto cuando no hay fuerzas externas actuando sobre él?
2. ¿Cómo afecta  la masa de un objeto a su aceleración cuando se aplica la misma fuerza?
3. ¿Qué observaste sobre la relación entre las fuerzas de acción y reacción?
4. En términos de las leyes de Newton, ¿por qué es más difícil empujar un objeto pesado que uno ligero?
5. ¿Qué factores afectan el movimiento cuando la fricción está presente?

Avalúo

• Los estudiantes entregarán sus respuestas a las preguntas y los cálculos realizados durante los ejercicios en el día y la fecha asignada.
• Se evaluará la capacidad de interpretar los resultados del simulador y aplicar correctamente las fórmulas y conceptos de las leyes de Newton. 

Enlaces Recomendados

https://es.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/newtons-laws-of-motion/a/what-is-newtons-first-law

https://espanol.libretexts.org/Fisica/Libro%3A_F%C3%ADsica_(sin_l%C3%ADmites)/4%3A_Las_leyes_del_movimiento/4.3%3A_Leyes_de_Newton

https://www.fisicalab.com/tema/leyes-newton-movimiento

Referencias

Baker, D. W., & William, H. (2022, octubre 30) 1.1: Las leyes del movimiento de Newton.LibreTexts Español; Libretexts. https://espanol.libretexts.org/Ingenieria/Ingenier%C3%ADa_Mec%C3%A1nica/Est%C3%A1tica_de_Ingenier%C3%ADa%3A_Abierta_e_Interactiva_(Baker_y_Haynes)/01%3A_Introducci%C3%B3n_a_la_est%C3%A1tica/1.01%3A_Las_leyes_del_movimiento_de_Newton

Khan Academy. (s/f). Khanacademy.org. Recuperado el 15 de diciembre de 2024, de https://es.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws

Urone, P. P., & Hinrichs, R. (2020, marzo 26). 4.1 force. Physics; OpenStax. https://openstax.org/books/physics/pages/4-1-force