Actividad 2: La concepción aristotélica sobre la caída de los cuerpos

Para Aristóteles existían dos tipos de movimientos: el movimiento natural y el movimiento violento. El movimiento natural podía ser hacia arriba o hacia abajo en la Tierra, en donde los cuerpos pesados, como una piedra, tendían naturalmente a ir hacia abajo, y los cuerpos livianos, como el humo, tendían naturalmente a ir hacia arriba. Esto ocurría así porque los objetos buscaban sus lugares naturales de reposo.

El profesor planteará al grupo la siguiente pregunta:

• ¿Qué es la caída libre?

Lleguen a una conclusión grupal, con la cual describan las características de una caída libre.

Hasta el siglo XVI se aceptaba las enseñanzas del gran sabio de la Antigüedad, Aristóteles, quien sostenía que los objetos pesados caen más rápido que los ligeros.

Los equipos, orientados por el profesor, reflexionarán y argumentarán sus ideas con relación a las siguientes preguntas:

• ¿Qué pesa más: un kilo de algodón o un kilo de plomo?
• ¿Qué cae más rápido un martillo o una pluma?

Revisarán el video: Caída libre en la Luna para explicar lo que sucede al dejar caer dos objetos.

• ¿Qué paso con el martillo y la pluma? ¿Por qué sucedió lo que vieron en el video?

Escriban sus respuestas en el Foro todo cae por su propio peso.

Experimentos de caída libre de cuerpos en planos inclinados.

Una de las aportaciones más importantes de Galileo Galilei, fue la de realizar experimentos para comprobar la verdad de las afirmaciones científicas.

Durante muchos años prevaleció la propuesta del filósofo griego Aristóteles, quien sostenía que los cuerpos pesados caen más rápido que los cuerpos ligeros. Casi dos siglos después, el científico italiano Galileo Galilei cuestionó esta idea aristotélica y afirmaba que los cuerpos, tanto los ligeros como los pesados, caen con la misma rapidez.

Existe una leyenda que señala lo acontecido en 1591, cuando Galileo, siendo profesor de la Universidad de Pisa, congregó a un grupo de maestros para que fueran testigos de un importante experimento. Galileo, con la ayuda de un par de asistentes, subió a lo alto de la Torre de Pisa para dejar caer simultáneamente dos grandes esferas, una de madera y otra de plomo. Las esferas llegaron al piso al mismo tiempo. Si Aristóteles hubiera tenido razón, la esfera de plomo habría llegado mucho antes al piso.

La conclusión a la que llegó Galileo es que, en ausencia de aire, al no existir sustentación alguna, los cuerpos aplanados, como la pluma o la hoja de papel con su cara paralela al piso, caen tan rápido como una pelota.

En 1971, la misión Apolo XV llegó a la Luna, que carece de atmósfera. El astronauta David Scott dejó caer desde la misma altura y al mismo tiempo un martillo y una pluma; para fascinación de los televidentes que presenciaban este momento, ambos objetos alcanzaron el suelo lunar al mismo tiempo, con lo que exclamó: “¡Ven, Galileo tenía razón!”.

Ahora, realicemos experimentos de caída de cuerpos.

Los alumnos realizarán experimentos sencillos que les permitirán verificar que dos objetos de diferente masa caen al mismo tiempo si se sueltan de la misma altura; y que el aire influye como un medio de resistencia en la caída de los cuerpos dependiendo del área de contacto, a este efecto lo llamaremos sustentación y a la resistencia del aire, fricción. Sugerimos que el profesor los ensaye antes de llevarlos a la práctica con sus alumnos.

Recuerden tomar fotografías de sus experimentos y compartirlas en el padlet. También es importante comentar sus respuestas a las preguntas realizadas, sus dudas y sus opiniones a través del foro todo cae por su propio peso.

Experimento 1: La caída de cuerpos en planos inclinados

Material:

• 4 reglas o tiras de madera de 1 metro
• 4 gomas de borrar o tapas de refresco
• Ligas o masking tape
• Canicas de diferentes tamaños
• Libros para hacer columnas de diferentes alturas

Procedimiento:

Con las reglas se van a construir dos rieles. Se unen dos reglas con las ligas por los extremos, donde se colocan las gomas de borrar para separar las dos reglas. Se realiza el mismo procedimiento con las otras dos reglas, gomas de borrar y ligas.

Se hace una torre pequeña con los libros y se colocan los extremos de los dos rieles en los libros de tal manera que queden inclinados, en los extremos superiores de los rieles se colocan una canica de distinto tamaño en cada riel, se sueltan las canicas y se observa su caída. ¿Cuál llega primero al final del riel?

Se repite el experimento agregando libros a la columna para hacerla más alta y aumentar la inclinación de los rieles.

¿Qué sucede en el caso de tamaños de canicas diferentes? ¿Qué sucede con el tiempo de caída si aumenta o disminuye la altura del plano inclinado? ¿Qué sucederá en el caso extremo en que el plano esté vertical?

Expresen sus observaciones y resultados en el Foro de discusión.

Experimento 2: La resistencia que los objetos oponen al aire influye en su caída.

Material:

• Dos hojas de papel (iguales).

Procedimiento:

Se hace notar que ambas hojas tienen la misma masa. Después se arruga una de las hojas para formar una “pelota” de papel. Un alumno se puede subir a una silla o mesa, y se dejan caer desde la misma altura, ambas hojas. ¿Cuál llega primero al piso?

Los equipos anotarán en sus cuadernos sus observaciones sobre el experimento y argumentarán por qué sucede el fenómeno que acaban de ver. Llegarán a un consenso grupal para compartir sus resultados en el Foro de discusión.

Experimento 3: La masa de los objetos no influye en la velocidad en que caen.

Material:

• Dos cajas de cerillos iguales y vacías.
• Monedas.

Procedimiento:

Una de las cajas se llena con monedas y se hace notar que la caja con monedas tiene más masa que la caja vacía. Un alumno se puede subir a una silla o mesa, y sujetar con una mano la caja vacía y con la otra mano, la caja llena de monedas. Se dejan caer desde la misma altura. ¿Cuál llega primero al piso?

Los alumnos anotarán en sus cuadernos sus observaciones sobre el experimento y argumentarán por qué sucede el fenómeno que acaban de ver. Llegarán a un consenso grupal para compartir sus resultados en el Foro de discusión. Recuerde también compartir imágenes de sus experimentos en el padlet.

Nota para profesores y alumnos:

Si quieren realizar más experimentos de manera consulten el siguiente material: Experimentos Caída de cuerpos.