TÍTULO:

OBJETIVO Comprender la ley de la inercia.

 

MATERIALES Pista metálica y carros sin fricción (PASCO), poleas, masas de 0.1 kg, sujetadores, hilo.

 

NOTA:     Si no se dispone de una pista y un carro sin fricción se puede usar un libro y una bola.

El instructor debe solicitar que los estudiantes respondan la pregunta diagnóstica antes que estos empiecen la actividad.

 

REQUISITOS:  conceptos masa, equilibrio de fuerzas, fuerza neta, velocidad constante.

Ver primera ley parte I.

LEYENDA:   presionar este ícono para ver vídeo.

 

DIAGNÓSTICO: Observa la animación del disco coloreado. Este disco se encuentra atado a la superficie de una mesa mediante una cuerda. Se da un impulso al disco y este empieza a girar sobre la mesa y se dirige hacia una cuchilla o superficie con filo que va a cortar la cuerda, dejando libre el disco. Explica la trayectoria que tomará el disco luego de ser desprendido de la cuerda.

 

 

BASE TEÓRICA: 

  En la primera parte de la ley de inercia expresamos la :

Primera ley de Newton: todo cuerpo tiende a permanecer en estado de reposo o de movimiento, a menos que una fuerza neta externa actue sobre él. 

Podemos preguntarnos que sucederá a la bola de la animación cuando la cuerda se rompe. ¿ Cómo aplica la primera ley de inercia o de Newton en este movimiento en círculo? Podemos guiarnos observando que la cuerda es quien confina a la bola a moverse en círculo. Una vez que se rompa la cuerda, la esta fuerza ya no existe. ¿ Seguirá movieéndose en círculo?, ¿hacia donde se moverá? Para aclarar esto podemos extender la primera ley observando los dos sistemas de carros que se observan en los dos dibujos que siguen:

PROCEDIMIENTO: 

Con las pistas y los carros, realiza el montaje que sugieren los dibujos que aparecen a la derecha. En este dibujo se muestran dos carros equilibrados y en reposo. Los carros tienen ruedas con muy poca fricción. El carro superior está equilibrado por dos cuerdas. La cuerda izquierda sostiene una masa igual a la que sostiene la cuerda derecha; la fuerza total está formada sólamente por las dos fuerzas aplicadas mediante las dos masas colgantes y como la fricción es muy poca al dar un empujón al carro superior, este se moverá más o menos a velocidad constante. El carro de abajo, está colocado sobre su lomo el cual ofrece alta resistencia con la superficie de la mesa y le impide deslizarse. 

1. Según la ilustración que muestran estos carros ¿cuál es la tendencia de cada uno de estos carros, cuando nada los está perturbando?

OBSERVA TU SISTEMA Y RESPONDE

2. Identifica las fuerzas actuando y explica cuánto vale la fuerza total o fuerza neta que actua sobre el carro superior cuando se encuentra en reposo.

 

3. Identifica las fuerzas actuando y explica cuánto vale la fuerza total o fuerza neta que actua sobre el carro inferior que se encuentra en reposo.

 

4. Identifica las fuerzas actuando y explica cuánto vale la fuerza total o fuerza neta que actua sobre el carro superior despues de haberle dado un empuje.

 

5. Describe la tendencia que va a tener el carro superior luego de haberle dado un empujón (describe el tipo de movimiento).  

6. RESUME TUS OBSERVACIONES: ¿Cuál es la tendencia natural que tienen los cuerpos cuando estos se encuentran en reposo?

¿Cuál es la tendencia natural que tienen los cuerpos cuando estos se encuentran en movimiento?

La respuesta a esta pregunta es la ley de inercia, o primera ley de Newton. En esta actividad los sistemas de carros mostrados en las ilustraciones estaban sometidos a una fuerza neta igual a cero. Esto no significa que no existen fuerzas actuando sobre ellos si no que la suma de estas fuerzas es igual a cero, es decir se equilibran entre sí, dando una fuerza resultante o fuerza neta de cero. Esta es la clave de la ley de inercia o primera ley de Newton:

todo cuerpo tiende a permanecer en estado de reposo o de movimiento, a menos que una fuerza neta externa actue sobre él.

En el caso de estos carros la fuerza neta es cero, es decir no actua una fuerza neta sobre ellos, por lo tanto tenderán a moverse o a quedarse en reposo. Para el caso del primer carro, este tenderá a seguir moviéndose a velocidad constante distinta de cero (pues la fuerza neta que actua sobre él es cero); para el caso del carro estático tenderá a permanecer a velocidad constante igual a cero, es decir en reposo. 

EXTENSIÓN

Sin embargo si observamos el movimiento de la bola de la animación, luego de romperse la cuerda, vemos que el movimiento es en linea recta, si suponemos que se mueve sobre una mesa con poca fricción. Además tiende a moverse a velocida constante. Es decir no por haber estado moviéndose la bola en círculo permanecerá moviéndose en círculo, si no que adquiere una trayectoria lineal, a menos que se encuentre con otra fuerza neta que le obligue a seguir otra trayectoria. Notemos que la bola realmente no sigue a velocidad constante por los efectos de la fricción, que es una fuerza neta que empieza a actuar sobre la bola deteniéndola, pero si pudiéramos repetir el experimento en presencia de muy poca fricción, la bola tendería a viajar por más tiempo a velocidad constante, como lo haría un pedazo de hielo deslizándose por el piso. Si pudieramos observar este tipo de movimientos en el espacio exterior, veríamos como la primera ley de Newton se cumpliría siguiendo la definició completa que se escribe a continuación.  

Primera ley de Newton: todo cuerpo tiende a permanecer en estado de reposo o de movimiento en línea recta, a menos que una fuerza neta externa actue sobre él.

SEGUIMIENTO: Observa la animación del disco coloreado. Este disco se encuentra atado a la superficie de una mesa mediante una cuerda. Se da un impulso al disco y este empieza a girar sobre la mesa y se dirige hacia una cuchilla o superficie con filo que va a cortar la cuerda, dejando libre el disco. Explica la trayectoria que tomará el disco luego de ser desprendido de la cuerda.

 

 

Consulta este concepto los libro de física de la bibliografía y con tu instructor.

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