¿Cómo es el movimiento de los cuerpos que caen?
•Cómo será su movimiento?
•Cómo será la rapidez de los distintos objetos al caer? Dependerá de la forma del objeto?
•El tiempo que tardan en caer distintos objetos:
•Dependerá de la forma del objeto?
•Dependerá de su peso?
•Por ejemplo:
•Una cartuchera y un bolígrafo.
•Una hoja de papel y una goma
•Una pluma y una hoja
•Un abrigo y una hoja de árbol
•Si se dejan caer de 1.5 m de altura, los dos objetos, ¿cuál suponen que llegará primero al suelo?
•Llevar a cabo la situación planteada y observar lo que sucede
•Identificar semejanzas o diferencias con respecto a las respuestas individuales y a las representaciones realizadas en equipo
•Ahora realizamos la experiencia
Desde la misma altura sostener y dejar caer:
•-La hoja de papel encima del libro.
•-Dos hojas de papel extendidas.
•-Dos hojas de papel pero ahora con una de las hojas arrugada en forma de “bolita”.
•- La hoja de papel en forma de “bolita” y el libro o una revista.
•Ahora analizamos:
•¿Cuál sería la finalidad de hacer “bolita” la hoja de papel o de colocarla encima del libro?
•¿Qué dificultades tuvieron?
•¿Hubo diferencias en los resultados obtenidos en la primera observación y en las actividades realizadas en la segunda observación?
•¿A qué se debieron las diferencias?
Primeras explicaciones sobre la caída de los cuerpos
Aristóteles (384 aC – 322 aC)
•Pensaba que el movimiento de caída era propio de todas las cosas pesadas y creía que cuanto más pesado era el objeto, más deprisa caía: por ejemplo, un guijarro cae más aprisa que una hoja, y la piedra grande desciende más rápido que la pequeña.
En la doctrina aristotélica, todas las cosas están constituidas por cuatro elementos fundamentales: fuego, agua, tierra y aire.
El peso de un cuerpo está determinado por la proporción que contiene de cada uno de ellos.
Por otra parte, el peso determina el estado de movimiento “natural” de las cosas: hacia abajo los más pesados (compuestos principalmente por tierra y agua), hacia arriba los más livianos (cuyos principales componentes son el fuego y el aire).
•Aristóteles afirmaba que los cuerpos caen con una velocidad proporcional a su peso, es decir, soltando objetos de distinto peso desde una misma altura, el tiempo de caída sería inversamente proporcional a su peso. Si bien prestó mucha atención a las observaciones experimentales para otros fenómenos naturales, en este caso hubo que esperar muchos años hasta que alguien se planteara la validez experimental de esta afirmación
Revisemos la idea de Aristóteles
acerca de la caída de los cuerpos
•- Ubicar en una recta numérica (tira del tiempo) la época en que vivió Aristóteles.
•- En qué se basaba Aristóteles para elaborar sus afirmaciones?
•- Qué semejanzas encuentran entre las explicaciones expuestas en clase con las ideas propuestas por Aristóteles, respecto de la caída de los objetos.
•- Identificar la característica de los objetos que, según Aristóteles, determinaba la rapidez de caída.
•· De qué manera se podría comprobar si la afirmación de Aristóteles es cierta o falsa?
•- Elaborar una hipótesis, por ejemplo: Un objeto de 1 kilogramo tarda el doble de tiempo en caer que otro de ½ kilogramo
•- ¿Cuántos objetos se requieren?, ¿para qué se lanzaran?, ¿cómo deberán ser los objetos que se dejen caer?, ¿cuál es la finalidad de esta selección?
•- ¿Qué se requiere medir? ¿Para qué?
•- Identificar un sitio alto para dejar caer los objetos seleccionados. ¿Cómo medir la altura desde la cual se dejarán caer los objetos.
•- Se sugiere dejar caer cada objeto en tres ocasiones y anotar el tiempo empleado en una tabla. ¿Cuál es la finalidad de repetir las mediciones?, ¿qué dato se debe considerar?
•- ¿Cómo organizar los datos?
Revisemos ahora los pensamientos de Galileo (1564 – 1642)
•El italiano Galileo Galilei (1564 – 1642) daba clases de Matemáticas en la Universidad de Pisa (Italia); recurrió a la experimentación para poner a prueba ideas y razonamientos, explorar fenómenos y contar con datos para sus cálculos matemáticos que permitieran describirlos.
•Galileo suponía que las explicaciones de Aristóteles acerca del movimiento eran erróneas; una de sus hipótesis era que la rapidez de los objetos no dependía de su peso.
•A diferencia del sabio griego, no se conformó con observaciones cotidianas, sino que diseñó experimentos con esferas de diferente peso para verificar su idea. Se dio cuenta de que la caída de los objetos se realiza tan rápidamente que no era fácil estudiarla, ya que los relojes de arena y de agua de la época no medían periodos de tiempo muy pequeños.
•Para resolver las dificultades decidió hacer rodar las esferas en el surco de una tabla, de aproximadamente 6 metros de longitud, modificando su inclinación. Si colocaba la tabla en posición casi horizontal, las bolas rodarían muy despacio y lo harían con mayor rapidez, cuanto más inclinada estuviera la tabla, siendo el límite el plano vertical.
•Para medir el tiempo empleado por las esferas en recorrer una distancia determinada durante el descenso, recurrió al reloj de agua, un recipiente que se vacía a través de un delgado tubo en un vaso. Después de cada ejecución Galileo pesaba el agua vertida y comparaba esta medición con la distancia que la esfera había recorrido.
Analicemos los experimentos de Galileo
•¿Dónde y en qué época vivió Galileo? Ubicar en la tira del tiempo el tiempo en el que vivió Galileo
•- Describir el experimento, los materiales y el procedimiento.
•- ¿Por qué utilizó un plano inclinado para hacer rodar las esferas, en lugar de dejarlas caer verticalmente?
•- En el época de Galileo no había relojes que midieran segundos, ¿cómo hizo para hacer mediciones con más exactitud?
•- ¿Qué idea puso a prueba con los experimentos descritos?
CONCLUSIONES DE GALILEO
•Los datos que obtuvo Galileo en sus experimentos le permitieron establecer relaciones matemáticas para calcular la caída de los cuerpos y deducir las siguientes conclusiones:
•- La caída de los cuerpos se realiza mediante un movimiento rectilíneo que va aumentando en rapidez.
•- El aumento de rapidez que experimenta el cuerpo que cae es independiente de su peso. El rozamiento del aire influye en la caída del cuerpo.
•En la historia de la ciencia, Galileo es un personaje de gran importancia, ya que aportó una nueva forma de proponer explicaciones acerca de los fenómenos físicos: recurrió al diseño de experimentos, la realización de mediciones, la organización de datos y la reflexión de los resultados para comprobar sus supuestos y construir nuevos razonamientos.
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