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Recetas para no equivocarseCiencias

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Subiendo con velocidad constante

Eje temático: El movimiento

Contenido: Fuerza y movimiento

Habilidad: Comprensión

Nivel: 2º medio

INTRODUCCIÓN

Esta pregunta, es carácter conceptual y busca medir en qué medida el estudiante se ha apropiado de manera adecuada de las leyes de Newton, en particular de la ley de inercia. En efecto, aunque estas leyes son fáciles de memorizar y reproducir, su aplicación, así como su empleo en el análisis de ciertas situaciones resulta dificultoso. En efecto, la apropiación de las leyes del movimiento, requiere la modificación de algunos preconceptos con los que el estudiante llega a 2° año medio.

Este ítem está relacionado con la comprensión del concepto de inercia como la incapacidad de un cuerpo de cambiar su movimiento si la fuerza neta sobre él es nula. Existe una idea errónea muy arraigada en los estudiantes que consiste en considerar que si la fuerza neta sobre un cuerpo es nula, entonces este cuerpo no se mueve. Por otra parte, los postulantes también confunden la fuerza neta sobre un cuerpo, con la fuerza aplicada, ignorando otras interacciones como el peso o el roce, lo que les lleva buscar inmediatamente variables que permitan hacer cálculos numéricos.

EJEMPLO

Un cuerpo de 700 kg es izado verticalmente mediante una cuerda, con velocidad  constante de 4 m/s. La magnitud de la fuerza ejercida por  la cuerda sobre el cuerpo es:

A) 0 N
B) 2800 N
C) 4200 N
D) 7000 N
E) 9800 N

ERRORES FRECUENTES

i. Comprender que la fuerza neta es nula, pero confundir esta fuerza con la fuerza aplicada mediante la cuerda, es decir, no considerar el peso.

Opción A

ii. Considerar que la fuerza aplicada mediante la cuerda es la fuerza neta, y confundir el valor de la rapidez con una aceleración (pese a las unidades diferentes); de tal forma que calcula el valor de la fuerza multiplicando la masa por la rapidez (creyendo que es aceleración)

Opción B
F = 700kg•4m/s = “2800 N”

iii. No comprender lo que se pregunta, y al mismo tiempo calcular la fuerza neta erróneamente considerando a la rapidez como aceleración:

FN = 700kg•4m/s = “2800 N”

Opción E
y luego, dado que el cuerpo sube, considerar:

formula

Opción C

También es usual que el estudiante, además de proceder erróneamente, despeje mal, y quede como:

resta
La opción correcta es la D, que considera que al ser nula la fuerza neta, porque sube con velocidad constante, la fuerza aplicada debe ser de igual magnitud que el peso, es decir:

resultado

EXPLICACIÓN

Tal como se señala en la ficha curricular, esta pregunta requiere principalmente comprender la noción de inercia y la ley de aceleración y masa (Primera y Segunda ley de Newton). Para evidenciar esta comprensión, el postulante debe ser capaz de organizar información, describir gráficamente el problema, identificar las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, contrastar la información con lo que dicen las leyes del movimiento, calcular el valor del peso del cuerpo y asociar ese valor con la fuerza aplicada.

Una buena forma de resolver este tipo de problemas, consiste en dibujar la situación con todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y luego, comparar sus valores en relación a la información entregada. Formular preguntas como: ¿Qué significa que se mueva con velocidad constante? ¿Hay aceleración? ¿Hay fuerza neta? ¿Cómo deben ser entre si las fuerzas?.

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