Sesión 29, Tercer Grado – Ciencias Naturales

Guías metodológicas para el docente de Ciclo Básico/Ciencias Naturales/Tercer Grado/Sesión 29
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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	4.6. Aplica las leyes de Newton en la explicación de la ocurrencia de fenómenos y situaciones de la cotidianidad, del ámbito tecnológico y en la resolución de problemas de equilibrio estático en 1D.
Saber declarativo	4.6.3. Distinción conceptual entre fuerzas externas e internas.
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 4 períodos

Introducción

El planeta Tierra se encuentra en un estado de equilibrio. Para alcanzar este equilibrio es afectado por fuerzas que actúan sobre él. Las leyes de Newton establecen la dinámica que presentan los objetos. La primera ley establece que un cuerpo tiende a mantener su estado. La segunda ley explica que la fuerza aplicada a un cuerpo es proporcional a la aceleración. Esta es la ley fundamental de la dinámica. La tercera ley es la de fuerza de acción y reacción. Esta explica que, si sobre un cuerpo se aplica una fuerza, entonces este cuerpo ejerce una fuerza de igual magnitud, pero en sentido opuesto.

Cuando se observa un cuerpo en total reposo podría suponerse que no hay nada que lo afecte, pero existe un sistema de fuerzas internas y externas que actúan sobre él para mantener dicho estado.

Recursos didácticos

• Pizarrón
• yeso y marcador
• diario de clase
• 3 libros gruesos
• mesa o cátedra de clase.

Inicio

Ejemplo 1

Coloque un primer libro sobre la mesa y pregunte a los estudiantes: ¿qué fuerzas afectan al libro para que mantenga ese estado de reposo?

• Explique que las fuerzas que afectan al libro son la normal y el peso.
• Represente las fuerzas por medio de un diagrama de cuerpo libre.

• Coloque otro libro encima del anterior y pregunte a los estudiantes qué fuerzas afectan al libro 1 (como el que quede abajo) y cuáles al libro 2 (el que quede encima).
• Solicite a los estudiantes que realicen un diagrama de cuerpo libre para cada uno de los libros.
• Realice con los estudiantes una analogía sobre las emociones internas de una persona, que puede ser afectada por factores externos o de su entorno. Por ejemplo, el estado emocional de una persona al ver un partido de deportivo puede cambiar según gane o pierda su equipo favorito.
• Solicite a los estudiantes que presenten otros ejemplos. 

Verificación de actividadesCerciórese que los estudiantes realicen 3 diagramas de cuerpo libre del ejercicio propuesto.

Analice con los estudiantes las fuerzas que pueden afectar un sistema. 

Desarrollo

Solicite a los estudiantes que investiguen y escriban en secuencia cuales son las 3 leyes de Newton.

• Invite a los estudiantes a investigar sobre cuáles son las fuerzas que actúan en un diagrama de cuerpo libre.
• Complemente la investigación y explique brevemente que las fuerzas que pueden afectar a un sistema son:
  • Fuerza normal: es la fuerza que ejerce una superficie hacia los objetos colocados sobre dicha superficie.
  • Peso (w): es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo.
  • Tensión: es la fuerza que soporta una cuerda sin romperse.
  • Rozamiento: es una fuerza contraria a un cuerpo que depende de la superficie.
  • Fuerzas externas: son aquellas realizadas por otros cuerpos o sistemas sobre el sistema a estudiar. Las fuerzas externas son siempre iguales pero en sentidos opuestos.
  • Fuerzas internas: son fuerzas que actúan entre sí dentro del sistema.

Retome el ejemplo del libro sobre la mesa y pregunte qué fuerzas actúan sobre el libro. Clasifíquelas como externas e internas.

• Analice lo que ocurrirá si se aplica una fuerza de empuje hacia la masa 1.

• Si el objeto de estudio son las masas 1 y 2 por separado, las fuerzas internas están representadas por el color rojo y las fuerzas externas por el color verde.
• La masa 2 no tiene conexión con la mesa. Por lo tanto no tiene fuerza de rozamiento con ella.
• Sobre el bloque inferior se ejerce una fuerza F de empuje.
• El estudio de las fuerzas interna y externas depende del objeto de estudio. Si solamente se quiere estudiar la m₂, las demás fuerzas serán externas, lo mismo sucedería si se desea estudiar la m₁. 
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Ejemplo 2

Dos cajas, una más pequeña que la otra, son arrastradas por el suelo.

• ¿Qué fuerzas actúan sobre ellas?
• ¿Cuáles se pueden clasificar como externas e internas?
• Realice los diagramas de cuerpo libre del sistema.
• F es la fuerza interior entre las partículas, por lo tanto FAB y la FBA son fuerzas interiores. Las demás son fuerzas exteriores.

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• Aclare a los estudiantes que las fuerzas interiores y exteriores dependen del sistema en el cual se está trabajando.
• Explique que los diagramas de cuerpo libre se utilizan para demostrar gráficamente cuáles son las fuerzas que actúan sobre un cuerpo. Generalmente las fuerzas externas son las que conectan o soportan al cuerpo libre.
  • El diagrama de cuerpo libre se dibuja sobre un sistema de coordenadas X y Y.
  • En el eje Y se coloca el peso y la fuerza N, a menos que no haya superficie dónde se coloque, en cuyo caso no hay fuerza normal.
  • En el eje X se coloca la fuerza de empuje y la fuerza de fricción. Esta fuerza de fricción depende del suelo o lugar donde es arrastrado. 

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• • Si el objeto estudiado está en un plano inclinado se debe considerar que la fuerza normal siempre es vertical hacia el objeto y el peso será vertical hacia el suelo, mientras que la fuerza de avance y de fricción irán de acuerdo con el plano inclinado. 
• Solicite a los estudiantes que dibujen los siguientes ejemplos y un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas que afectan al sistema. En caso de ser dos objetos deberán dibujar un diagrama para cada objeto. Suponga que todos cuerpos están en equilibrio. ¿Cuál será la fuerza resultante?
  1. Una persona empuja una roca ladera arriba en una montaña;
  2. Una persona descansa sobre una silla de sol en la playa;
  3. Un carro está estacionado en una pendiente;
  4. Una piñata cuelga de un lazo; y
  5. Una niña está lista en la cima de un resbaladero.
• Invite a los estudiantes a imaginar otras 5 situaciones de la vida cotidiana y a realizar un diagrama de cuerpo libre en equilibrio estático. 

Verificación de actividadesVerifique que los estudiantes realizar una lectura comprensiva del tema y anotan lo que se les solicita.

Atienda las dudas que plantean 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.

Compruebe que realicen los diagramas solicitados y acompáñelos realizando las correcciones pertinentes. 

Cierre

• Invite a los estudiantes al azar a compartir los diagramas de cuerpo libre realizados. Pregunte: ¿qué significa que un cuerpo esté en equilibrio estático?
• Solicite a los estudiantes realizar una autoevaluación sobre la comprensión del tema tratado. 

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

Proceso en que los estudiantes participan en la evaluación de su propio proceso de aprendizaje y determinan de manera consciente qué pueden y qué no pueden hacer.