Sesión 24, Tercer Grado – Ciencias Naturales

Guías metodológicas para el docente de Ciclo Básico/Ciencias Naturales/Tercer Grado/Sesión 24
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Autor	Ministerio de Educación de Guatemala
Área	Ciencias Naturales
Nivel y/o grado	Básico 3er grado
Competencia	4. Resuelve problemas vinculados con los fenómenos físicos, químicos y biológicos que ocurren en su contexto.
Indicador	4.5. Resuelve problemas teóricos y experimentales de movimiento acelerado en una dimensión, de proyectiles y movimiento circular uniforme relacionados con la vida diaria.
Saber declarativo	4.5.3. La aceleración en un plano, como cambio del vector de velocidad en un intervalo de tiempo., 4.5.4. Caída libre y tiro vertical.
Tipo de licencia	Derechos reservados con copia libre
Formato	HTML; PDF
Responsable de curación	Editor
Última actualización	2020/06/21

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Descripción del recurso

Tiempo sugerido 3 períodos

Introducción

El universo a través de la ley de gravitación universal ejerce una fuerza de atracción entre los cuerpos a partir de su masa, de esta manera la tierra también ejerce una fuerza de atracción afectando a todos los cuerpos que actúan sobre ella. La tierra está regida por diferentes fuerzas que afectan su comportamiento, la fuerza de gravedad de la tierra actúa sobre cualquier cuerpo, permitiendo que todos los cuerpos caigan hacia ella. A éste fenómeno se le denomina Caída Libre.

Caída Libre es el movimiento de un cuerpo que es afectado por el campo gravitatorio de la tierra. En un tiro de Caída Libre ideal se desprecia la resistencia que ejerce el aire sobre el cuerpo que cae. El tiro vertical comprende la caída y subida de los cuerpos, cuando éstos lo hacen de forma ascendente la velocidad inicial no será cero, pero sí será un movimiento uniformemente variado, debido a que presenta cambios en su velocidad.

Recursos didácticos

• Imágenes de caída libre y/o equipo multimedia
• pizarrón
• yeso
• cinta métrica
• masking tape
• cronómetro
• diario de clase
• lapicero, lápiz
• calculadora
• 1 moneda de 5 centavos
• 1 moneda de 10 centavos
• 1 moneda de 25 centavos
• regla
• gotero
• vaso de agua
• pintura vegetal.

Inicio

• Pregunte a los estudiantes si tienen miedo a las alturas. Invítelos a comentar sus experiencias.
• Presente a los estudiantes imágenes de deportes extremos cuyo principio sea la caída libre. Lea con los estudiantes un artículo acerca de un deportista que realiza caída libre.

¿Qué es la caída libre?

Es una modalidad del paracaidismo dotada de gran vistosidad y alta dosis de adrenalina. Sus antecedentes son, como en la mayoría de los deportes aéreos, de carácter militar. Desde hace décadas está consolidado como deporte, y ahora también se está dando a conocer como una atracción al alcance de todos, gracias al salto tándem, en el que vas unido al instructor. 

La caída libre consiste en saltar desde un avión a 4.000 metros de altura, realizando en el trayecto descendente diversas piruetas antes de abrir el paracaídas a 1.500 metros. Este tiempo es de aproximadamente un minuto y se alcanza una velocidad de 250 Km/h. La sensación que tiene quien lo practica no es comparable con nada que haya podido experimentar, ni montaña rusa, ni la lanzadera... No existe sensación de vértigo, no hay referencias de altura a tu alrededor; lo único que sientes es la presión de aire sobre tu cuerpo, como si estuvieras suspendido en un flujo.

Y al final, todo toma su justo control al abrir el paracaídas.

• Presente en medida de lo posible, un segmento del video acerca de deportes extremos de Caída Libre.

• Permita a los estudiantes expresarse ¿Qué sensación les causa el video, las imágenes y la lectura?
• Invite a los estudiantes a predecir y escribir en su cuaderno el tema a tratar. 

Verificación de actividadesMotive a los estudiantes con imágenes para despertar el interés sobre el tema a tratar. 

Considere de 10 a 15 minutos para abordar la introducción.

El video propuesto tiene 21minutos, selecciónelo por un período de 5 minutos, donde se haga énfasis a la caída libre.

Desarrollo

• Presente a los estudiantes un la imagen de un sistema solar. Pregunte por que todos los cuerpos orbitan el alrededor del sol y no de otros planetas. 

• Explique brevemente a los estudiantes que la Ley de Gravitación Universal es la que establece este principio. “Cada cuerpo ejerce una fuerza en el otro, de igual módulo y dirección, pero en sentido contrario”. Esta ley explica que los cuerpos se atraen entre sí por la masa que poseen y atraen a otros cuerpos que contienen masa. 

La Caía Libre es un Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (M.R.U.A). Al movimiento de Caída Libre se rigen por las siguientes ecuaciones, comparando cómo se pueden acortar las ecuaciones de la izquierdo quedando resumidas del lado derecho.

Caída libre

Fórmulas de MRUA
[math]\displaystyle{ V_f = V_i + a*t }[/math]	La velocidad inicial es cero y la aceleración que afecta al sistema es la gravedad.	[math]\displaystyle{ V = g*t }[/math]
[math]\displaystyle{ V_f^2 = V_i^2 + 2 a*d }[/math]		[math]\displaystyle{ V^2 = 2 g*h }[/math]
[math]\displaystyle{ d = V_i * t + \frac {a * t^2}{2} }[/math]	La distancia del sistema es la altura.	[math]\displaystyle{ h = V_i * t + \frac {g * t^2}{2} }[/math]

Tiro Vertical o Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (M.R.U.V), es afectado por la gravedad y la dirección de este puede ser ascendente o descendente. Donde su velocidad inicial no es igual a cero se deducen las siguientes fórmulas: 

Tiro vertical

Fórmulas de MRUA
[math]\displaystyle{ V_f = V_i + a*t }[/math]	La velocidad inicial no es igual a cero. La gravedad sigue siendo su aceleración, pero se considera negativa cuando va para arriba.	[math]\displaystyle{ V_f = V_i - g*t }[/math]
[math]\displaystyle{ V_f^2 = V_i^2 + 2 a*d }[/math]		[math]\displaystyle{ V_f^2 = V_i^2 + 2 g*h }[/math]
[math]\displaystyle{ d = V_i * t + \frac {a * t^2}{2} }[/math]	La distancia del sistema es la altura.	[math]\displaystyle{ h = V_i * t + \frac {g * t^2}{2} }[/math]

Considerar el tiempo que puede ser para arriba o para abajo, o el total que sería la toma de los dos.

En el caso de ser para abajo se puede considerar la primera fórmula y para arriba hay que despejar la prima.

Proponer un ejemplo de caída libre

Determine cuál es la velocidad de las gotas de lluvia de una nube que esta situada a 1500 m sobre el suelo. Suponga que es un problema de caída libre ideal, donde el aire no afecta el agua. 

[math]\displaystyle{ V_f^2 = V_i^2 + 2ah }[/math]

[math]\displaystyle{ V_f^2 = 0^2 + 2(9.8m/s^2)(1500m) }[/math]

[math]\displaystyle{ V_f^2 = 29400 m^2/s^2 }[/math]

[math]\displaystyle{ V_f= \sqrt {29400 m^2/s^2} }[/math]

[math]\displaystyle{ V_f= 171.46 m/s }[/math] 

¿En cuánto tiempo caen las gotas de lluvia a la tierra? 

[math]\displaystyle{ h= \frac {g*t^2}{2} }[/math]

[math]\displaystyle{ 1500 (2) = (9.8m/s^2)(t^2) }[/math]

[math]\displaystyle{ \frac {1500 (2)}{(9.8m/s^2)} = t^2 }[/math]

[math]\displaystyle{ t^2 = \frac {3000m}{(9.8m/s^2)} }[/math]

[math]\displaystyle{ t = \sqrt{306.12 m^2/s^2} }[/math]

[math]\displaystyle{ t = 17.5 s }[/math]

Respuesta: Las gotas de lluvia tardan en caer 17.5 segundos a la tierra y lo hacen a una velocidad de 171.46m/s

• Organice a los estudiantes en grupos de 5 para realizar un laboratorio de la guía del estudiante un laboratorio de Caída Libre de la guía del estudiante donde se calcularán la velocidad de los objetos a partir de los datos proporcionados.
• Requiera a los estudiantes realizar el mismo procedimiento pero realizarlo con un gotero y calcular a la velocidad con la que cae una gota de agua. Por medio de los siguientes pasos:
  • Medir la longitud de 1 metro
  • Llenar el gotero con agua coloreada
  • Medir el tiempo que tarda la gota en caer al vaso nuevamente
  • Repetir el procedimiento 5 veces una vez por cada estudiante
  • Analizar el procedimiento para calcular la velocidad teniendo la altura y el tiempo.
  • Llenar una tabla con la información recabada y presentar los resultados.

• Invite a los estudiantes a despejar las ecuaciones de Caída Libre y Tiro Vertical y despejarlas en todas las formas posibles.
• Solicitar a los estudiantes a realizar ejercicios del tema caída libre para ejercitar el tema tratado de la guía del estudiante. 

Caída libre	Tiro vertical

Verificación de actividadesPreste atención a las dudas que planteen los estudiantes durante el desarrollo del tema.

Cerciórese que los estudiantes presten atención al tema y luego permita que anoten en su cuaderno los datos importantes proporcionados.

Indague que los estudiantes ejecuten correctamente los procedimientos del laboratorio, anotando los resultados.

Revise los resultados de los ejercicios resueltos y aclare las dudas de los estudiantes. 

Notas

Un grupo de personas que trabajan hacia una meta común para el cual todos son mutuamente responsables.

En el continuo de coaching es el rol de ser muy directo y enseñar, mostrar, guiar, etc.

Conjunto de acciones (formas de actuar o de resolver tareas), con un orden, plan o pasos, para conseguir un determinado fin o meta. Se trata de saber hacer cosas, aplicar o actuar de manera ordenada para solucionar problemas, satisfacer propósitos o conseguir objetivos. Forman los contenidos procedimentales.