Contextualización
La fuerza de fricción es de extrema importancia en nuestro día a día. Está presente cuando caminamos, cuando conducimos o incluso cuando deslizamos un objeto sobre una superficie. Vamos a enfocarnos aquí en la fricción cinética, que agrega un poco más de complejidad, pero trae consigo una serie de aplicaciones interesantes.
La fricción cinética es una fuerza que actúa cuando un objeto está en movimiento. Ocurre entre las superficies de dos objetos que están en contacto y se mueven uno en relación al otro. La fuerza de fricción cinética siempre actúa en dirección opuesta al movimiento. Cuanto más rugosa sea la superficie de contacto, mayor será la fuerza de fricción cinética.
Para ilustrar la relevancia de la fuerza de fricción cinética, podemos citar el ejemplo de los neumáticos de un automóvil. Cuando aceleramos un automóvil, es la fricción entre los neumáticos y la carretera la que nos permite avanzar. Sin ella, las ruedas girarían en el mismo lugar, haciendo imposible la locomoción del vehículo. Otra aplicación muy importante es en los sistemas de frenos, donde la fuerza de fricción cinética se aplica para disminuir o detener completamente el movimiento de un vehículo.
En este proyecto, vamos a investigar la fuerza de fricción cinética de una forma divertida y lúdica. Al aplicar el concepto en situaciones cotidianas, la idea es hacer más fácil e interesante el aprendizaje de este importante concepto físico.
Para iniciar los estudios sobre el tema, recomendamos la lectura del capítulo sobre fricción del libro "Fundamentos de Física", de los autores Halliday, Resnick y Walker. Para un mayor profundización en línea, recomendamos las siguientes fuentes:
- Fricción Estática y Cinética - Khan Academy;
- Fricción Cinética - Brasil Escola;
- Video-clase sobre Fricción y Fuerzas Disipativas - Física Total.
¿Listos para poner manos a la obra?
Actividad Práctica: Experimentando la Fuerza de Fricción Cinética
Objetivos del proyecto
- Comprender y diferenciar la fricción cinética y la fricción estática.
- Experimentar la fricción cinética en la práctica.
- Desarrollar un informe científico.
Descripción del proyecto
Los grupos deberán realizar un experimento para medir la fuerza de fricción cinética entre dos materiales diferentes: madera y plástico. Utilizarán un bloque de madera y una superficie de plástico plana y lisa. El bloque de madera será arrastrado sobre la superficie de plástico con diferentes fuerzas, y los alumnos anotarán las mediciones.
Materiales necesarios
- Una balanza para medir el peso del bloque de madera.
- Un bloque de madera pequeño y de peso conocido.
- Una superficie plana y lisa de plástico.
- Un dinamómetro (instrumento para medir la fuerza) que se utilizará para arrastrar el bloque de madera.
- Una regla o cinta métrica para medir la distancia.
- Un cronómetro para medir el tiempo.
Paso a paso de la actividad
- Los alumnos deben primero pesar el bloque de madera usando la balanza. Anoten el peso del bloque.
- Colocar el bloque de madera sobre la superficie de plástico.
- Con el dinamómetro, arrastrar el bloque de madera con una fuerza constante. Medir la fuerza utilizada. Anotarla.
- Mientras se arrastra el bloque de madera, utilizar el cronómetro para medir el tiempo que lleva al bloque recorrer una distancia determinada. Anotar el tiempo y la distancia.
- Repetir el paso 3 y 4 aumentando la fuerza aplicada cada vez.
- Anotar los valores de fuerza, tiempo y distancia para cada intento.
- Calcular la fuerza de fricción cinética para cada intento.
Los alumnos deben colaborar para realizar el experimento, cada uno con sus responsabilidades: quien opera el dinamómetro, quien opera el cronómetro, quien anota los resultados, etc.
Entregas del proyecto
El grupo debe entregar un informe científico escrito basado en el experimento realizado. En el informe, los alumnos deben contextualizar el tema, explicar la teoría detrás de la fuerza de fricción cinética, describir la actividad en detalle, presentar los resultados obtenidos y discutir estos resultados.
Los cuatro temas principales del informe deben ser:
- Introducción: Debe contextualizar la fuerza de fricción cinética, su relevancia y aplicación en el mundo real, y prever qué se espera de los resultados del experimento.
- Desarrollo: Debe contener la descripción detallada del experimento, la teoría detrás de la fuerza de fricción cinética, la metodología utilizada y los resultados obtenidos.
- Conclusiones: Debe retomar los puntos principales del experimento y discutir los resultados, confrontándolos con la previsión inicial y con la teoría. También debe explicar las lecciones aprendidas.
- Bibliografía: Debe indicar las fuentes que se utilizaron para elaborar la teoría y la metodología del experimento.
El informe debe tener un enfoque científico, pero de una forma comprensible para estudiantes de primer año de secundaria.
Marcaje de tiempo para el proyecto:
- Experimento: 2 horas
- Elaboración del informe: 2 horas
El plazo de entrega del informe es de una semana después de la realización del experimento.
