BLOQUE II TEMA 2

BLOQUE II: LEYES DEL MOVIMIENTO.
 
TEMA 2: Efectos de las fuerzas en la tierra y en el Universo.

ACTIVIDAD 1: APORTACION DE NEWTON A LA CIENCIA.
 
CUESTIONARIO:
1.    ¿Por qué los objetos caen hacia abajo, en lugar de salir volando?
2.    ¿Cómo sabes tú donde es arriba?
3.    ¿Cómo sabes qué es estar de cabeza?
4.    ¿Qué cambios, en tu organismo, percibes cuando te pones de cabeza?
5.    ¿Cómo saben las plantas en qué dirección crecer?
6.    ¿Qué relación tienen los fenómenos anteriores con la gravedad?
 
Realiza la lectura.
 
¿Todo por una manzana…?
 
Una tarde de 1666, un joven de 23 años, mientras meditaba en un jardín del condado de Lincolnshire, Inglaterra, tuvo una de las más brillantes ideas de la historia de la humanidad: “cuando una manzana está madura, una fuerza que viene de la Tierra atrae a la manzana hasta tirarla, ¿pero hasta dónde llega esta fuerza? ¿Qué tan alto tengo que llegar para que desaparezca? ¿Atrae todo lo que está allá arriba?” Pues bien, aquel joven se llamaba Isaac Newton, uno de los más grandes científicos de la historia. El pensó que la misma fuerza que atraía la manzana debería ser la que mantiene a la Luna girando alrededor de la Tierra. Poco tiempo después, esta simple idea llevó a Newton a desarrollar toda la teoría de la gravitación y el movimiento de los cuerpos.
¿Pero cómo fue posible de Newton relacionara una simple manzana con la Luna? Para saberlo, imaginemos a un niño que arroja una piedra lo más lejos que puede. Ahora pensemos en un jugador de beisbol profesional que arroja la misma piedra. Es lógico pensar que la piedra llegará más lejos. ¿Y si tuviésemos un cañón par arrojar la piedra? Esta llegaría más lejos aún. Pero ahora hay que recordar un punto importante: la Tierra en realidad es redonda. Así pues, si arrojamos una piedra aún más fuerte que con el cañón, parecería que la piedra rodeara a la Tierra hasta caer muy lejos. Entonces, con la fuerza necesaria, podría ocurrir que la piedra siga cayendo hasta darle media vuelta a la Tierra, una vuelta o mucho más antes de caer. A esto se le llama poner en órbita a la piedra, movimiento que sería idéntico al que tiene la Luna alrededor de la Tierra, ¿no lo crees?
Newton no sólo extrapoló la idea de la manzana a la Luna, sino también a los planetas que giran alrededor del Sol. De hecho, con ayuda de las tres leyes que propuso algunos años después, pudo describir y predecir con gran exactitud las trayectorias de los planetas y otros cuerpos celestes, como los cometas, alrededor del Sol. Hoy en día, este mismo principio se usa para poner en órbita los satélites que se usan para las telecomunicaciones o para el estudio de la meteorología, entre otras aplicaciones.
 
Cuestionario:
1.     ¿Cómo se llama el científico del que habla la lectura?
2.     ¿Cómo se llama la teoría que permite explicar el movimiento de los cuerpos? 
3.     ¿Qué tiene que ocurrir con la piedra que es arrojada para que se considera que se puso en órbita? 
4.     La teoría de la gravitación, le permitió a Isaac Newton explicar la trayectoria de los cuerpos celestes, menciona algunos ejemplos de estos cuerpos. 
5.     Actualmente, ¿qué objetos se ponen en órbita, siguiendo la teoría de Newton? 
6.     Dibuja la manzana cayendo e indica que fuerza causa este efecto.
7. Dibuja el sistema solar  e indica que fuerza mantiene girando a los planetas alrededor del Sol.
 
 
 
ACTIVIDAD 2: LA LEY DE GRAVITACION UNIVERSAL.


INDICACIONES:

1.    Una pelota amarrada a una cuerda de un metro de largo.

2.    Tomar la cuerda y girar rápidamente.

 

CUESTIONARIO:

1.    ¿Cómo está la cuerda mientras gira la pelota?

2.    ¿Qué pasa si sueltas la cuerda mientras das vueltas?

3.    Este experimento representa a la Tierra, la Luna y la fuerza de atracción gravitacional.

También representa al Sol, Tierra, o cualquier otro planeta y la fuerza de atracción gravitacional. Realiza un dibujo indicando quien representa a cada elemento. (niño, cuerda, pelota).

4.    ¿Qué pasaría si la Luna no girara alrededor de la Tierra?

5.    ¿Qué pasaría si la Luna no fuera atraída por la Tierra?

Apunte:


Newton propuso la ley de la gravitación universal. Esta ley permite explicar  los movimientos de los cuerpos terrestres y celestes. Por ejemplo, predice las órbitas de los satélites artificiales alrededor de la Tierra o la formación de las mareas.

En esta ley se afirma que la atracción gravitatoria entre un par de cuerpos depende de la masa que tienen y de la distancia que los separa. Entre mayor sea su masa, mayor será la fuerza que los atraiga; pero si la distancia que los separa aumenta, la fuerza disminuye. La Ley de gravitación universal se expresa con la siguiente fórmula:

 
F = Gm1m2
r2
G = constante de gravitación universal = 6.67 X 10-11 N m2/kg2
m1  y m2 = masas  de los cuerpos (kilogramos)
r = distancia entre los cuerpos (metros) 
 


PLANETA
MASA

(kg)
DISTANCIA AL SOL

(km)
ACELERACION DE LA GRAVEDAD

(m/s2

SOL
2 X 1030

 
274

Mercurio
3.30x1023
57.91x107
3.7

Venus
4.87x1024
1.082x108
8.87

Tierra
5.97x1024
1.496x108
9.8

 Marte
6.42x1023
2.279x108
3.69

Júpìter
1.9x1027
7.783x108
20.87

Saturno
5.68x1026
1.429x109
7.2

Urano
8.68x1025
2.871x109
8.43

Neptuno
1.02x1026
4.504x109
10.71

Luna
7.35x1022
 
1.62
 
 
 
EJERCICIOS: 
    1. ¿Por qué se ocasionan las mareas?
    2. ¿En qué planeta ejercerá mayor fuerza el Sol, si tomamos en cuenta sólo la distancia?
    3. ¿En qué planeta ejercerá menor fuerza el Sol, si sólo tomamos en cuenta la distancia?
    4. De acuerdo a las masas de los planetas, ¿sobre qué planeta se ejercerá mayor fuerza?
    5. Calcula la fuerza gravitatoria entre el Sol y la Tierra.
    Datos:
    Mtierra= 6 x 1024 kg
    Msol = 2 X 1030 kg
    R = 150 X 109 m
    1. Si la masa de la Tierra es de 6 x 1024 kg y su radio es de 6371 km, calcula el valor de la fuerza de gravedad que debe vencer un cohete que despega de Cabo Cañaveral.
     
    Distancia a la
    superficie de la Tierra
    Gravedad
    0 km
     
    100 km
     
    250 km
     
    500 km
     
    1000 km
     
     
     
    1. Realiza una gráfica de distancia – fuerza con los datos anteriores.
    2. Relaciona la información anterior con el consumo de combustible de la nave para vencer la fuerza de gravedad. ¿Cuándo se necesita más?
 
ACTIVIDAD 3: EL PESO DE LOS CUERPOS.
 
CUESTIONARIO:
1.     Si pudieras ir a otro planeta o a la Luna, ¿sentirías igual el efecto de la gravedad? ¿Por qué?
2.     ¿Cómo te sentirías en un planeta donde la gravedad sea menor al de la Tierra?
3.     ¿Cómo te sentirías en un planeta donde la gravedad sea mayor al de la Tierra?
Apunte:
El peso de un objeto es la fuerza de atracción gravitacional que actúa sobre un objeto debido a la masa de la Tierra. Esta fuerza también está presente en cualquier otro planeta o satélite como la Luna. Pero como los planetas tienen diferente masa, su fuerza de atracción gravitatoria es diferente.
El peso de calcula con la siguiente fórmula:  Peso = mg
La letra  g representa la aceleración de la gravedad y varía en cada planeta o satélite.
 
EJERCICIOS: 
  1. Calcula el peso, en cada planeta y en la Luna, para una persona de 70 kg de masa.


planeta
gravedad
sustitución
operación
resultado

Mercurio
3.7 m/s2
                 
 
 
 
          

                       
                    

Venus
8.87 m/s2
 
 
 
 
 
 
 

Tierra
9.8 m/s2
 
 
 
 
 
 
 

 Marte
3.69 m/s2
 
 
 
 
 
 
 
 

Júpìter
20.87 m/s2
 
 
 
 
 
 
 

Saturno
7.2 m/s2
 
 
 
 
 
 
 

Urano
8.43 m/s2
 
 
 
 
 
 
 

Neptuno
10.71 m/s2
 
 
 
 
 
 
 

Luna
1.62 m/s2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. Calcula el peso en la Tierra de un ratón de 100g de masa.
  2. Calcula el peso en Mercurio de un elefante de 1500 kg de masa.
  3. Un objeto pesa 125N en la superficie terrestre. Calcula su masa.
  4. Esa masa, ¿será diferente en la Luna?
 
ACTIVIDAD 4: LA CAIDA LIBRE.
 
 
Observa por internet el video de Felix Baumgartner sobre el salto que dio de la estratosfera a la tierra. Realiza un informe sobre el salto de este personaje.
 


1.    Toma una pelota y lánzala hacia arriba verticalmente y atrápala nuevamente.

 

CUESTIONARIO:

1.    Explica en términos de fuerzas, ¿qué tienes que hacer para que la  pelota se empiece a mover?

2.    ¿Cómo es la fuerza de gravedad con respecto a la fuerza que aplicas tú para que la pelota se mueva?

3.    ¿En qué momento se equilibran las fuerzas?

Apunte:
Galileo aseguró y comprobó que dos objetos que caen desde la misma altura en caída libre (sin la fricción del aire) tocan el piso al mismo tiempo. Lo demostró pero no lo explicó. Este fenómeno se explica con la idea de la gravitación de Isaac Newton.
Cuando los cuerpos caen libremente van acelerándose y la fuerza que produce esa aceleración es la gravitación o gravedad. Esta misma fuerza detiene a los objetos cuando los lanzas hacia arriba.
Podemos conocer la altura de la que caen los objetos  y la velocidad que tienen midiendo el tiempo que tardan en caer libremente.
Fórmulas:  
                 velocidad:          V= gt                    altura:        h=gt2/2.
 
EJERCICIOS:
 
1.     Dibuja un objeto en caída libre.
 
2.     Dibuja un objeto que avientas hacia arriba y luego cae.
 
3.     ¿Cómo se llama la fuerza que ocasiona que caigan los dos cuerpos?
 
4.     ¿Con qué aceleración caen los cuerpos en nuestro planeta?
 
5.     ¿Qué distancia recorre una piedra en caída libre si tarda 5 segundos?
 
6.     ¿Cuál será la velocidad final de la piedra?
 
7.     Uno de los primeros saltos de Felix Baumgartner fue desde una plataforma de observación del piso 91, que tenía una altura de 390, ¿cuánto tiempo tardó en llegar al piso?
 
8.     En el salto en caída libre que realizó Felix Baumgartner desde la estratósfera, tardó 4 minutos con 22 segundos,
a)  ¿cuál fue la velocidad que alcanzó?
b) Calcula la altura de la que cayó.
 
 
ANALISIS DE LECTURA
 
 


Curiosity llegó a Marte

 

Ocho minutos fue el tiempo que le tomo a Curiosity, vehículo todo terreno penetrar la atmósfera de Marte y llegar a osarse en el suelo marciano. La nave donde se alojaba el Curiosity viajó ocho meses y medio recorriendo más de 570 millones de kilómetros para llegar a su destino, el planeta Marte.

Fue un aterrizaje complejo: la nave tuvo que utilizar unos retrocohetes que le permitieron disminuir su velocidad de 21000 kilómetros por hora a poco más de dos, desplegar un paracaídas de 16 metros de diámetro y por medio de una grúa y varios cables, bajar a Curiosity cerca de ocho metros y colocarlo en el suelo.

Para los terrícolas, Marte, el cuarto planeta desde el Sol, es frecuentemente el tercer objeto celeste más brillante en nuestro cielo nocturno, después de la Luna y Venus. Tiene un diámetro de 6780 kilómetros, cerca de la mitad del de la Tierra y su distancia al Sol varía de 206.7 millones de kilómetros a 154.8. Esto hace que sea un planeta frío: su temperatura promedio es de -53oC. Su año dura 687 días terrestres y su día 24 horas, 39 minutos y 35 segundos. Cuenta con una atmósfera menos densa que  la nuestra, que consiste en dióxido de carbono (95.3%), nitrógeno (2.75%) y argón (1.6%). Existen vientos que recorren su superficie a una velocidad de hasta 40 metros por segundo y con alguna frecuencia se forman tormentas de arena.

La misión Curiosity cuenta con 23 meses para responder algunas de las dudas que tenemos sobre nuestro vecino rojo, entre ellas si en el área del cráter Gale existen evidencias de vida tanto del pasado como actuales.

El vehículo explorador Curiosity está diseñado para pasar sobre obstáculos de 65 cm de altura y desplazarse hasta 200 metros diarios por la pedregosa superficie de Marte. Va equipado con 17 cámaras, un brazo robótico con un conjunto de herramientas especializadas y un gran número de instrumentos científicos. Es el primer vehículo en el planeta rojo que utiliza energía atómica, con lo que su vida útil podrá ser de decenas de años.

 
 
CUESTIONARIO:
1.     ¿Qué es Curiosity?
2.     ¿A qué planeta se envió Curiosity?
3.     ¿Qué distancia recorrió la nave que transportaba a Curiosity para llegar a su destino?
4.     ¿Qué velocidad llevaba la nave que transportaba a Curiosity?
5.     Describe como es el planeta Marte.
6.     Menciona como está equipado Curiosity.
7.     ¿Cómo se llama la teoría que nos permite explicar el movimiento de los planetas?
8.     ¿Qué es el peso?
9.  ¿Qué fuerza es la causante de la caída libre de los cuerpos?
10.  Calcula el peso de Curiosity en el planeta Marte, considerando su masa igual a 1000 kg.     
                    Datos:
                    g= 3.69 m/s2     
 
 
 
 
 

 
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