Caída simultánea
19 feb, 2013
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PRESENTACIÓN: Un disparador cargado con dos bolas de acero las mantiene en equilibrio a la misma altura. Al producirse el lanzamiento una bola realiza una caída libre mientras la otra proyectada horizontalmente realiza un movimiento parabólico. Aunque no es fácilmente visible la caída simultánea en vertical de ambas bolas, debido al alto valor de la aceleración de la gravedad, puede escucharse su llegada al suelo al mismo tiempo.
- Falling PC Solitaire Cards: An Open-Inquiry Approach, Wilson J. González-Espada, Phys. Teach. 50, 365 (2012)
- Analyzing free fall with a smartphone acceleration sensor, Patrik Vogt and Jochen Kuhn, Phys. Teach. 50, 182 (2012)
INTRODUCCIÓN: La gravedad, en Física, es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación. Esta gravedad, origina una fuerza que atrae a todos los cuerpos cercanos a la masa que la ejerce. La aceleración que origina la gravedad, tiene dirección vertical, y por lo tanto, dos cuerpos de la misma masa, uno con velocidad inicial horizontal y otro sin velocidad inicial, llegarán al suelo al mismo tiempo. Esto queda determinado por el »Principio de independencia de Galileo».
OBJETIVO: Probar que dos cuerpos iguales lanzados desde una misma altura, uno con velocidad horizontal y otro en caída libre, alcanzan el suelo al mismo tiempo.
MATERIALES: instrumento de caída simultánea formado por una base prismática en madera, soporte metálico en forma de estante, muelle, pulsador, dos bolas de acero.
MONTAJE: Para llevar a cabo el experimento, se diseña un aparato de caída simultánea para dos bolas de acero. Este parte de una base de madera en forma de prisma sobre la cual se inserta un muelle en posición horizontal anclado al soporte metálico de proporciones alargadas, el cual se activará al presionar el pulsador que mantiene el estante en posición perpendicular al lado mayor de la base. Las bolas se sitúan sobre los dos extremos del estante y, tras accionar el pulsador, experimentan dos trayectorias simultáneamente, una de forma parabólica al ser lanzada con velocidad horizontal por acción del muelle y otra en caída libre.
EXPLICACIÓN: Mediante el experimento realizado se demuestra cómo se cumple el Principio de Independencia de Galileo: cuando un punto está dotado de dos movimientos simultáneos, su cambio de posición es independiente de la actuación sucesiva o simultánea de dichos movimientos. En efecto, ambas bolas alcanzan al mismo tiempo el suelo pese a recorrer espacios distintos con trayectorias diferentes, pues una realiza una caída libre y la otra un movimiento parabólico horizontal compuesto por dos velocidades. Es necesario recordar asimismo que ambas bolas parten de una misma altura.
CONCEPTOS: Principio de Independencia, gravedad, aceleración y velocidad, movimientos compuestos, caída libre, tiro parabólico horizontal.
MÁS INFORMACIÓN:
TEXTOS:
- Tipler P.A. Física. Barcelona: Reverté, 2010.
- De Juana J.M., Física General, Pearson, 2009.
- Serway R.A y J.W.Jewett. Física, Thomson-Paraninfo, 2010.
ALUMNADO 2012-2013: Iago Soto, Francisco Borja González, Susana Iglesias
ENLACE pdf ALUMNADO:
72 responses to "Caída simultánea"
Con esta demostración rompemos una idea previa muy común a la vez que errónea de pensar que el objeto que tiene la caída parabólica tardará más tiempo en llegar al suelo puesto que recorre una mayor distancia. En realidad ambas llegan al mismo tiempo como predice el «Principio de independencia de Galileo» tal y como se describe perfectamente a lo largo del ejercicio. Es interesante aprovechar este tipo de demostraciones para complementar las explicaciones teóricas impartidas en el aula, algo que les ayudará además de a entenderlo a comprenderlo. Se pueden aprovechar tanto artilugios diseñados exclusivamente para la demostración deesta experiencia, como llevarlos a cabo de una forma casera.
Creo que para explicar el tiro parabólico a los estudiantes de secundaria tenemos multitud de oportunidades en la vida cotidiana para ejemplificarlo.
En un colegio, podríamos irnos a una pista de baloncesto y lanzar una pequeña bola a una distancia determinada del aro. Utilizando las ecuaciones del tiro parabólico, podríamos predecir a qué velocidad y con qué ángulo (habría varias opciones válidas) deberíamos lanzar la bola para encestar. La cuestión sería contar con un artilugio que nos permitiese conocer con cierta precisión el ángulo y la velocidad inicial con la que estamos lanzando… de conseguirlo, seguro que los alumnos quedarían impresionados
En ciencias existen multitud de ideas preconcebidas y erróneas que persisten en la sociedad; en el caso de la física, esto se debe en parte a la necesidad que tenemos de buscar explicación al movimiento que experimentan los objetos, incluso antes de haber recibido la correspondiente explicación física. Un ejemplo muy clásico es el que trata este experimento; la caída simultánea de objetos que experimentan una diferente trayectoria o incluso de objetos con diferente masa. Es habitual confundir el efecto de la gravedad en estos casos como muestra este vídeo de Veritasium en el que se recogen opiniones variopintas sobre la caída libre simultánea de objetos con diferente masa y una explicación al final del mismo en relación a la gravedad y a la inercia. Con un ejemplo así en el aula se podrían explicar diferentes conceptos de una forma muy visual también, como la que propone Manuel para el tiro parabólico. Otras opciones para enseñar tiros parabólicos son, por ejemplo, este enlace de educaplus, en el cual se nos permite simular este movimiento modificando unos cuantos parámetros. Muy intuitiva y apta para cualquier público.
Es cierto que con ejemplos muy sencillos se puede llegar a sorprender a los alumnos, ya que es una idea muy extendida la de pensar que tardará más tiempo en caer el objeto que experimente un tiro parabólico.
Este experimento demuestra lo fuerte que son las concepciones alternativas y la dificultad de cambiarlas ya que mucha gente que conoce las leyes por las que se rige este efecto si les preguntas dirán que tardará más en caer el tiro parabólico. Es importante que se realicen estos pequeños experimentos que no ocupan mucho tiempo ni requieren material demasiado caro pero que resultan muy útiles.
Moi útil e sinxelo. Permite comprobar ó tempo que se explica a teoría que non sempre a intuición e correcta, e que aínda que percorre máis distancia horizontal no tiro parabólico a vertical e a mesma para os dous casos e tardan o mesmo tempo en chegar ó chan. Tamén permite que os alumnos se den conta de que as cousas son como son por elas mesmas e a teoría debe intentar explicalas e non o revés (que sucedan dun xeito determinado porque o diga a teoría). Facelo con dúas noces e a man require un pouco máis de maña pero pola contra gañamos en simplicidade.
A experiencia que se mostra neste proxecto é unha desas actividades manipulativas axeitadas para realizar na aula, pois a montaxe á moi sinxela e necesitamos só un par de «cousiñas». Podería empregarse como actividade de motivación e introdutoria antes de explicar a composición de movementos. De feito poderíase comezar a sesión interrogando ao alumnado para coñecer que idea teñen sobre estes dous movementos: a caída libre e o lanzamento horizontal. A continuación presentamos a actividade, pero antes de realizala preguntamos cal dous das dúas bolas chega antes ao chan. Con esta demostración poderemos ilustrar como é falsa a idea preconcebida que probablemente teña a maioría do alumnado presente na aula. Este tipo de experiencias son moi útiles e necesarias nas clases de educación secundaria ou bacharelato. Sería apropiado incluso repetir a experiencia despois de que se presenten as ecuacións que describen ditos movementos e tomar medidas das distancias recorridas en horizontal e vertical para realizar os cálculos oportunos.
Poseen uds plano del dispositivo para dejar caer una bolita al mismo tiempo que se lanza otra bolita horizontalmente?
No pero este en concreto se puede adquirir en ventusciencia aunque algo más sencillo que ilustra lo mismo puedes encontrarlo en este proyecto.
Este experimento é moi curioso, eu cada vez que o vexo sorpréndeme case como o primeiro día que o vin. Eu creo que en clase podes fartarte de explicalo pero se os alumnos non o ven cos seus propios ollos, ou máis ben o senten, xa que é tan rápido que case non se ve nada, non o van crer. Diranche, profe iso non pode ser, como van caer os dous ao mesmo tempo se un vai cara adiante e o outro cae directamente?
Relacionado con este tema encontramos también los experimentos de caída libre en los que los objetos simplemente se dejan caer desde cierta altura. Si preguntamos a la gente qué cae antes, si un huevo o una sandía, la mayoría responderán que la sandía porque es más grande. Se trata de una idea preconcebida muy extendida.
Son experimentos fáciles de llevar al aula y muy visuales, con los que se consigue que los alumnos comprendan claramente el concepto ya que, al verlo, será algo que nunca se les olvide.
El ejemplo de caída libre que puse sería un poco complicado de llevar al aula, sin embargo se puede recurrir a otro tipo de objetos como pueden ser pelotas de diferentes tamaños y pesos. Algo que se debe aclarar también es el tema del rozamiento. Éste se puede explicar muy fácilmente con un folio. Si tiramos una pelota y un folio extendido a la vez, el folio caerá más lentamente debido al rozamiento, sin embargo, si arrugamos el folio formando una bola, la gravedad volverá a tener el protagonismo e igualará el tiempo de caída entre ambos.
En este capítulo de Desafía tu mente se puede ver perfectamente como el huevo y la sandía llegan exactamente al mismo tiempo al suelo.
Déixovos aquí un asombroso vídeo que acalará aos máis incrédulos
De todas formas se temos en conta que na ley de gravitación universal (Isaac Newton) ou na relatividade xeral (Albert Einstein) a interacción gravitatoria depende das masas dos obxetos en cuestión, entón sí que existe diferencia no tempo. O feito que vamos a experimentar na terra é que calquera cousa que fabriquemos ou probemos sempre vai a ter sempre unha masa ridícula en comparación coa do planeta polo que a aceleración de atracción gravitatoria sempre vai a resultar a mesma. En este video de todalas formas non están a mostrar precisamente o mesmo que Brian Cox xa que indican claramente que un tiro horizontal vai a ter a mesma aceleración vertical que unha caída libre.
Aínda que a calidade do vídeo non sexa moi boa, é un clásico de este tema. Scott facendo unha demostración da velocidade de caída dun martelo e unha pluma na súa visita a lúa.
Tedes que velo.
Existe un gran problema en relación a esta temática, y es que es algo que «contradice» lo que nosotros pensamos a priori que ocurriría. Por ello, la idea previa de que caerá antes aquello que pesa mas está tan extendida. El problema a mayores viene cuando en programas como el hormiguero, en el que tienen una pequeña sección de ciencias, siguen alimentando esa idea con ejemplos como este vídeo. Cabe destacar que en páginas más especializadas como naukas se pretende concienciar de lo erróneo de estos experimentos. No obstante el daño que hace este tipo de programas al introducir su falsa ciencia es elevado.
Noutros programas fixeron experimentos nos cales demostraban que velocidade de caída non dependía da masa. Neste fano cun martillo e cunha pluma , pero recordo nun (que non atopei) que o facían cunha caixa de cartón vacía e outra cunha lavadora dentro, e o resultado era o mesmo.
Esta actividad manipulativa resulta muy útil para desterrar ciertas concepciones alternativas. Tendemos a pensar que un cuerpo que se desplace más tardará más tiempo, debido a que estamos pensando en su velocidad como única. Sin embargo, en este experimento se demuestra que, aunque la velocidad horizontal de cada pelota es distinta, en cuanto al movimiento vertical están sometidas al mismo fenómeno: la gravedad. Así se demuestra el principio de independencia de movimientos de Galileo. Este experimento resulta muy interesante para aplicar en física y química de primero de bachillerato, en concreto en el bloque 6 de cinemática.
El Principio de independencia de movimientos fue establecido por Galileo Galilei, y establece que en un Movimiento compuesto, los movimientos componentes se desarrollan independientemente uno de otro, es decir, cada uno actúa como si el otro no existiera.
Así, en un lanzamiento horizontal desde altura, tendremos por un lado, la gravedad ejerciendo una fuerza hacia abajo (vertical), y al mismo tiempo el proyectil también se está moviendo hacia delante (horizontal).
A través de este principio, se constata como el tiempo empleado en un movimiento compuesto, es igual al tiempo empleado en cada uno de los movimientos componentes.
Esta es una actividad muy interesante y fácil de llevar al aula. Gracias a ella podremos desmontar la concepción alternativa que tienen muchos alumnos y alumnas, que piensan que la caída parabólica, puesto que recorre una distancia mayor, tardará más en caer.
Atendiendo al principio de independencia de Galileo, el movimiento que siguen las bolas de acero se puede descomponer en el movimiento en el eje x y en el eje y. La bola que se somete a caída libre, solo tiene movimiento en el eje y. Este movimiento se describe mediante la siguiente ecuación: d=Vo*t+1/2*a*t^2. Donde d es la distancia que recorre, Vo es la velocidad inicial, t es el tiempo y a la aceleración. En este caso concreto, la aceleración es la gravedad, y la velocidad inicial es 0 ya que es caída libre. Despejando el tiempo, se llega a que t=raiz(2d/g).
En el caso del lanzamiento parabólico, el movimiento se descompone de la siguiente forma:
eje x: dx=Vox*t+1/2*ax*t^2, donde dx es la distancia que recorre en el eje x, Vox es la velocidad inicial con la que se lanza la bola y ax es la aceleración en el eje x, que en este caso es 0.
eje y: dy=Voy*t+1/2*ay*t^2, donde dy es la distancia que recorre en el eje y (altura desde la que se efectúa el lanzamiento=d), ay es la gravedad y Voy es igual a 0, ya que la velocidad inicial solo tiene componente x. Por lo tanto, despejando de la ecuación: t=raiz(2*d/g). Se puede comprobar que la ecuación a la que se llega es la misma, y por lo tanto, ambas bolas tardan el mismo tiempo en llegar al suelo.
Un experimento moi útil para “combatir” as concepcións alternativas que poidan ter os alumnos da ESO sobre mecánica clásica. En concreto, os temas de movemento suelen crear moita confusión entre os adolescentes. Este tipo de experimentos son moi rápidos e ilustrativos e son perfectos para explicar estes temas.
Estupendo artículo, era justo lo que andaba buscando. Por cierto, enhorabuena por la web.
Este experimento es un clásico para comprobar las ideas previas (concepciones alternativas) de los alumnos. Otro muy similar, también relacionado con la caída libre, es de dejar caer desde una misma altura dos bolas de diferente material, por ejemplo una de papel y otra de acero. Nuevamente, las ideas previas de los alumnos les hacen creer que la bola de acero llegará antes al suelo porque «pesa más», cuando en realidad ambas bolas experimentarían la misma aceleración (gravedad) sin importar su masa (y despreciando la resistencia ejercida por el aire).
Fantástico experimento para lidiar con las ideas previas o concepciones alternativas del alumnado. Generalmente, se piensa que en un movimiento parabólico horizontal el objeto tarda más en llegar al suelo en comparación a una caída libre debido a que se recorre una mayor distancia. Lo cierto, es que tal como se observa en el experimento ambos objetos llegan al suelo al mismo tiempo independientemente de la velocidad inicial horizontal del movimiento parabólico. En este enlace hay un simulador que permite variar dicha velocidad inicial horizontal y observar como el tiempo de llegada al suelo es siempre el mismo en ambos movimientos.
Estoy totalmente de acuerdo con comentarios anteriores en que la primera respuesta que darían los estudiantes ante la pregunta sobre cuál de los dos objetos de la prueba caería primero sería el que realiza una caída libre, me sorprendería que alguien respondiese que tardan el mismo tiempo en llegar al suelo.
Tras enseñar esta demostración, añadiría el estudio de la caída simultánea de cuerpos diferentes, donde considero que también tendrían concepciones previas erróneas.
La caída libre de los cuerpos fue estudiada a través de los años por diferentes científicos. Aristóteles fue el primero en dar una opinión sobre este fenómeno y dio su aportación a la caída libre en el momento en el que señaló que todo cuerpo sólido cae a la Tierra con una velocidad que está en función a su peso. Esto quería decir que cuanto más pese el objeto, mayor será su velocidad de caída. De este modo, un cuerpo que pesa el doble que el otro tardará la mitad del tiempo en recorrer la misma distancia. Aristóteles realizó esta afirmación ya que observó que, en un líquido, una piedra grande alcanza, en efecto, una velocidad constante mayor que una piedra pequeña, lo cual es completamente verdadero, pero Aristóteles extendió esta observación, de forma demasiado precipitada, a los cuerpos que caen en el aire. Galileo demostró que Aristóteles estaba en lo incorrecto; dejó caer desde la famosa torre de Pisa dos bolas de hierro, una de ellas más grande que la otra, demostrando que las dos tocaban el suelo al mismo tiempo. Posteriormente, Boyle aprendió cómo producir vacío y pudo presentar su famosa demostración de que una moneda y una pluma pueden caer al mismo tiempo. El astronauta David Scout repitió el experimento en la Luna en 1971 cuando dejó caer un martillo y una pluma al mismo tiempo y ambos tocaron el suelo simultáneamente.
La pregunta que sugiero para el alumnado es: ¿tarda más en caer una pluma o una canica?
Ante esto deben trabajar y comprender el concepto de rozamiento. Si no creen que, de no ser por el rozamiento, ambas caerían al mismo tiempo, aporto el siguiente vídeo donde Brian Cox repitió el experimento de Galileo, dejando caer plumas y una bola de bolos en vacío y se demuestra que llegan al suelo al mismo tiempo.
Una actividad que no necesita materiales especiales y que seguro que abre un interesante debate si se propone la pregunta de modo previo en la clase. Es una de las concepciones alternativas más extendidas, con un arraigo entre el alumnado prácticamente total. Este experimento no siquiera lleva mucho tiempo el hacerlo y seguro que resultará muy útil.
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Este experimento permite observar un hecho que para muchos alumnos es difícil de comprender: el tiro parabólico se compone de y movimiento rectilíneo uniforme en dirección horizontal y un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado en dirección vertical. En el siguiente vídeo se muestra otro ejemplo de experimento para comprobar que se cumple el movimiento parabólico.
El tiro parabólico es un conjunto de dos tipos de movimientos: un movimiento rectilíneo uniforme en dirección horizontal, ya que no existe ningún tipo de aceleración en esta dirección, y un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, provocado por la aceleración de la gravedad. En este vídeo se ve como influye el ángulo de lanzamiento sobre la distancia horizontal que alcanza el proyectil.
Demostración muy clara de la independencia del movimiento horizontal-vertical en el movimiento parabólico de un cuerpo.
Este tipo de demostración, en la que de primeras podríamos pensar que la bola de tiro parabólico alcanzará más tarde el suelo, puede integrarse en una especie de «porra» con toda la clase, fomentando su participación y el pensamiento deductivo en función de lo explicado, previo a la demostración.
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Esta experiencia resulta muy útil para visualizar el principio de independencia y ponerlo a prueba. Desde mi punto de vista en ocasiones es difícil comprender que en un movimiento parabólico, a pesar de que el desplazamiento horizontal y vertical se producen simultáneamente están originados por fuerzas diferentes y son totalmente independientes. A pesar de que es un tema que ha sido tratado y estudiado por grandes nombres de la historia, es cierto que cuando somos alumnos nos cuesta interiorizarlo.
Curiosamente este experimento demostra un suceso que seguramente vaia contra as creencias de moitísimas persoas. Trátase dun experimento sinxelo pero moi completo, xa que ademais do Principio de Independencia de Galileo no que a problemática do movemento en dúas dimensións se reduce a dous problemas de movementos rectilíneos simultáneos unidos pola variable tempo. Tamén se pode explicar o movemento total dun obxecto que está sometido a varios movementos independentes. Este pode obterse mediante a suma vectorial de ditos movementos parciais.
Este experimento ilustra moi ben a caída libre de obxectos con resultados que aínda non son o suficientemente coñecidos. Outra experiencia relacionada coa caída de obxectos (aínda que neste caso non é libre) é a utilización da curva cicloide para comprobar as súas propiedades braquistócrona e tautócrona. Creo que tamén sorprenderá a moitos alumnos.
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Otro experimento relacionado con la caída simultánea, aunque no relacionado con el tiro parabólico, es el experimento de la NASA, que muestra como la cinemática es independiente de la masa, ya que si dejamos caer unas plumas y unas bolas de bolos en una cámara de vacío, al no haber rozamiento con el aire, ambos objetos llegan al suelo al mismo tiempo.
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Guau, esta es una manera muy sencilla de demostrar algo que no es tan intuitivo. Yo, como seguro que mucha más gente, asumía que la bola con parábola tardaría más tiempo en llegar al suelo, me parece una forma súper sencilla de demostrar la evidencia de este experimento.
Simulación muy sencilla de realizar en el aula pero aún más útil para que los alumnos comprendan este Principio que para algunos sería difícil de comprender con una clase magistral. Muy interesante!
Recuerdo que vi este experimento en clase de física y química cuando era estudiante de 4º de la ESO, y me dejó muy sorprendido. Ante nuestra sorpresa, el profesor añadió: «si pudiésemos disparar una pistola, la bala caería a 100 metros, pero caería al mismo tiempo». Este experimento es contraintuitivo, ya que normalmente lanzamos objetos con un cierto ángulo hacia arriba, y entendemos que llegan más lejos y alcanzan una distancia mayor en ese caso. No acostumbramos lanzar objetos en horizontal.
Enhorabuena! A mis 33 años habéis quitado en apenas unos segundos una «idea previa» de mi mente… Procuraré alegrarme pero esto me ha dejado un poco de mal cuerpo al ver que tengo que repasar física…
Este experimento me parece muy interesante porque va en contra de la creencia generalizada del alumnado y con una práctica tan sencilla se puede trabajar la descomposición del tiro parabólico, el movimiento rectilíneo uniforme horizontal, si no consideramos rozamiento, ya que no existe aceleración en esta dirección, y un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, causado por la aceleración de la gravedad. Con este concepto claro, el alumnado tendrá más facilidad para descomponer el movimiento parabólico y así resolver problemas de física relacionados con este.
Se trata de un experimento muy sencillo y fácil de hacer en el aula, pero a la vez muy curioso, ya que demuestra algo que va en contra de nuestra intuición. A mí me sorprendió bastante el resultado. De esta forma, se ilustra muy bien el principio de independencia de Galileo.
He de decir que al igual que alguno de mis compañeros me ha sorprendido este experimento. Muy sencillo y fácil de hacer en clase. Tiene sentido ya que la gravedad actúa por igual en ambos, además de tener dirección vertical, nada que ver con el lanzamiento horizontal y por tanto sin interferencia.
Esto me genera dudas con los resultados vistos con el experimento donde 3 bolas se dejan caer en tres railes a la vez, uno diagonal, otro parabólico y otro casi vertical. En este experimento cada bola llega en su tiempo. ¿Es debido al rozamiento?
Cuando dejamos caer un objeto en el aire o lo lanzamos, este describe una caída libre o una parábola desde el punto inicial hasta que llega al suelo. En este caso, si tiramos dos objetos desde la misma altura e inicialmente con la misma velocidad vertical, estos llegan al mismo tiempo al suelo (como muestra el experimento). Sin embargo, podemos hacer que los objetos lleguen al suelo dejándolos caer por una superficie, de esta forma modificamos la trayectoria que siguen desde el punto inicial hasta el suelo. Por ejemplo, como nuestro compañero comenta en su comentario, una diagonal, una trayectoria casi vertical, etc. El punto clave es que «desviamos» al objeto de su trayectoria natural y con esto el tiempo que tarda en recorrer cada uno de los nuevos caminos que le imponemos.
Como curiosidad dejo el siguiente artículo y vídeo sobre la curva braquistócrona,.
Moi válido o experimento, pois fainos comprender que a gravidade afecta de igual forma a unha bola que á outra a pesares de que a que é lanzada no plano horizontal percorre moita máis distancia que a que parte dende parado no plano horizontal. Sería un exemplo para calqueira, non só para alumnos, pois o máis probable é que se preguntamos na rúa a calqueira persoa cal delas chegará antes ao chan, a maioría deles dirán que a que non se move no eixo horizontal. Aínda que visualmente é complicado de ver, como se di na explicación, o son que fan ao impactar contra o solo sería suficiente para a comprensión da explicación.
Mismo concepto que el cazador y el mono pero con diferente colocación. Podrían realizarse los dos en clase, primero este, y luego el experimento del cazador y el mono. Tratando que los alumnos sean capaces de pensar, una vez visto el primer experimento, si el cazador le dará al mono.
Como dato curioso, la gravedad que experimentamos sobre un punto concreto de la superficie terrestre depende de la distancia al centro de la Tierra. El diámetro polar es 42 kilómetros menor que el diámetro ecuatorial, lo que significa que la superficie de los polos está 21 kilómetros más cerca del centro del planeta que la del ecuador. Por tanto, como la superficie de las regiones polares está más cerca del núcleo terrestre, la gravedad en estos lugares tiende a ser mayor. En este mapa aparecen representadas las regiones del planeta en las que la gravedad es más intensa (rojo) y menos intensa (azul).
La gravedad es un concepto que todo alumno debe conocer y comprender a la perfección, ya que está presente en todo momento en nuestra vida, desde que nacemos hasta que morimos. La gravedad explica e influye en todos los procesos que ocurren a nuestro alrededor. El experimento es una forma muy visual de conocer, comprender y aplicar el concepto de gravedad.
Cómo INFO adicional, decir qué, El »principio de la independencia» de Galileo Galilei, nos indica, por otra parte, que si tenemos un movimiento compuesto (movimiento dónde se tienen dos o más movimientos simples), cada movimiento simple actúa de manera independiente. Un ejemplo de esto podría ser un lanzamiento de proyectil, dónde un movimiento compuesto tiene dos movimientos simples (el vertical y el horizontal). Cuando se lanza un proyectil, cada tipo de movimiento actúa como si el otro no existiera, y por ello podríamos estudiarlos como movimientos separados.
Experimento en el que se revela que la fuerza de la gravedad actúa por igual en estas dos bolas de igual masa y forma (la forma también puede afectar con el rozamiento o resistencia que ofrece el propio aire) y llegan al suelo simultaneas, independientemente de que una precipite al vacío en caída libre y la otra se le aplique una fuerza, proporcionándole una aceleración horizontal. En este caso de avance y gravedad genera un tiro parabólico.
Este experimento permite introducir un montón de conceptos, muy inetersantes, desde comprobar como el movimiento horizontal o la masa no influyen en el tiempo de caida. Es algo sencillo que podemos introducir en nuestras explicaciones teóricas y pedir a los alumnos que participen en el mismo.
Un experimento fácil y sencillo, que permite explicar dos movimientos; caída libre y movimiento parabólico. Si se preguntase en el aula qué bola llega antes al suelo seguramente las respuestas no serían que llegan al mismo tiempo. De esta manera también permite introducir el concepto de la gravedad.
Con este experimento romperemos la idea preconcebida de que un movimiento parabólico de un objeto lanzado horizontalemente tarde más en tocar el suelo que otro objeto en caída libre desde la misma altura.
La gravedad es la fuerza con la que la Tierra atrae los cuerpos hacia su centro. Si pensamos en el caso de las personas que padecen obesidad, estas personas tienen un riesgo mayor de fractura ósea en ciertas partes del cuerpo, ya que «luchan» contra una fuerza mucho mayor que las personas con normopeso.
Un experimento sencillo para realizar en el aula y que el alumnado pueda observar de forma visual el principio de independencia de Galileo. Modellus es un simulador informático con el que se pueden recrear simulaciones muy interesantes y con el que se podría realizar alguna práctica con este concepto.
Muy buen experimento para ilustrar sobre el principio de independencia de Galileo y como (por lo menos en mi caso) nos engaña la intuición. Muy recomendable para aplicar en el aula.
Este experimento está relacionado con el del cazador y el mono, relacionando los mismos principios. Si caen simultáneamente dos objetos desde la misma altura, uno en caída libre y otro en caída parabólica ambos estarán en todo momento a la misma altura, ya que en el eje vertical únicamente actúa la aceleración de la gravedad. El tiro parabólico se puede descomponer en caída libre + movimiento horizontal.
En ocasiones es difícil para el alumnado poder comprender que en un movimiento parabólico se componen simultáneamente de dos movimientos totalmente independientes. Al tratarse de una actividad manipulativa, al alumnado le resulta mucho más interesante, ya que pueden ellos mismo corroborar ese principio y poder entender un poco mejor el movimiento debido a la fuerza de la gravedad. Con este concepto, el alumnado tendrá más facilidad para poder descomponer el movimiento parabólico y así conseguir resolver los problemas de física relacionados con este principio.
Un experimento ideal para demostrar el principio de independencia de Galileo. Además, es muy bueno para llevar al aula y desmontar la idea preconcevida que tienen muchos alumnos de que las dos bolas no llegarán al suelo al mismo tiempo.
Una forma muy práctica de explicar la independencia de los movimientos inducidos sobre un objeto, lo cuál puede ser complejo para los alumnos de secundaria cuando se les introduce en la mecánica. Además, al poder hoy en día grabar a cámara lenta con casi cualquier teléfono móvil, deberían ser capaces de replicar el experimento por ellos mismos y comprobar este concepto.
Como apunte en relación a este experimento, tenemos disponible en la web y de manera gratuita el programa Modellus. Es un simulador informático especialmente valioso para la enseñanza de las física y permite recrear de manera virtual experimentos tan interesantes cómo este. Por supuesto, verlo en directo siempre va a ser más esclarecedor y más fácil de recordar.
Este experimento junto con el de «el mono y el cazador» ilustran claramente la separación en distintas componentes de movimiento y son el ejemplo perfecto para demostrar de manera práctica lo que al alumnado le puede costar entender solamente con cálculos en el papel.
El experimento ilustra muy bien que no todo es como pensamos. Este experimento rompe con las ideas que podíamos tener iniciales, ya que no es tan evidente como otros. Con esto podemos enseñarle a los alumnos que antes de dar algo por sentado, primero lo comprueben. Para dar una hipótesis como cierta, primero hay que realizar el estudio. Lo que si, para poder llevar a cabo correctamente este experimento, lo grabaría para luego reproducirlo a camara lenta para que se pueda apreciar mejor el resultado.
Experimento sencillo, fácil de visualizar, de ejecutar, de experimentar y de comprender para explicar el Principio de Independencia de Galileo, donde una vez explicada la teoría puede llevarse a cabo el experimento para su comprensión.
Esta demostración está entre mis favoritas ya que es tan simple pero tan eficaz para dejar al alumnado alucinando. En una edad en la que están aprendiendo sobre la diferencia entre funciones lineales y parabólicas, es fácil visualizar sus gráficas y ver que en el movimiento parabólico, un objeto tiene más distancia a cubrir en el mismo tiempo. Sin pensar críticamente esto puede llevarlos a pensar que la bola con trayectoria parabólica tardará más en llegar al suelo, pero esta demostración muestra perfectamente la diferencia entre el movimiento horizontal y vertical.
Este experimento es un excelente ejemplo práctico de cómo la gravedad afecta a dos objetos de la misma masa independientemente de su trayectoria inicial. Al emplear un aparato diseñado para soltar simultáneamente dos bolas de acero desde la misma altura, se observa que, aunque una de ellas cae en línea recta y la otra sigue una trayectoria parabólica impulsada por un muelle, ambas tocan el suelo al mismo tiempo. Este fenómeno se debe a que, en Física, la gravedad actúa de manera vertical y constante sobre todos los cuerpos, sin importar su movimiento horizontal. Para mis clases, este experimento resulta ideal para explicar conceptos de caída libre y tiro parabólico de forma totalmente visual.