PROGRAMACIÓNDIDÁCTICA2ESO AránzazuGascaAndreu

1.LASFUERZASENLANATURALEZA

Esprobableque,enmásdeunaocasión,hayasobservadoyoídohablardehechoscomoestos:

! Los objetos caen al suelo debido a la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra.

Aunquecondistintarapidez,tambiéncaeríanenlaLuna,enMarteoencualquierotroplaneta.

! Algunosobjetospuedenadquirircargaeléctricaporfrotamiento.Enunatormenta,lasnubes

se pueden cargar por rozamiento y la carga eléctrica acumulada puede ser atraída por el

suelo,quetienecargadedistintotipo.

LAFUERZAGRAVITATORIAYLAFUERZAELÉCTRICASONDOSOTIPOSDEFUERZASQUEEXISTEN

EN LANATURALEZA. SON LAS RESPONSABLES DE LAMAYOR PARTEDE LOS FENÓMENOSQUE

OBSERVAMOS.

Ambassonfuerzasdeacciónadistancia,puessusefectossemanifiestansinqueloscuerposlleguen

aestarencontacto. En lanaturalezaexistenotrasdos fuerzas responsablesde fenómenosqueno

podemos observar: la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. Estas fuerzas son las

responsablesdelasinteraccionesentrelaspartículasmáspequeñasqueformaneluniverso.Todos

losfenómenosrelacionadosconfuerzasqueexistenenlanaturalezasedebenaunaomásdeestas

fuerzas:

• Fuerzagravitatoria.

• Fuerzaeléctrica

• Fuerzanucleardébil

• Fuerzanuclearfuerte.

PROGRAMACIÓNDIDÁCTICA2ESO AránzazuGascaAndreuEn las siguientes unidades hablaremos sobre los fenómenos eléctricos y electromagnéticos para

centrarnosahoraenlafuerzagravitatoria.

ACTIVIDADDEINICIO:Analizalatrayectoriadeunbalóndefútbolcuandosedaunsaquelargo.El

futbolistalevantaelbalónconelpie,loimpulsayluegoelbalón…

a) Explicaporquéelbalónsubehastaunaciertaalturayluegoacabacayendoalcampo.

b) Describequéocurriríasinoexistieselafuerzagravitatoria.

2.ELUNIVERSO

Lafuerzagravitatoria,queesla

causante de que los cuerpos caigan,

también es la responsable de que los

cuerpos celestes se mantengan en el

firmamento tal y como los vemos.

Conocer el universo es uno de los

temas de mayor interés científico

desdeelprincipiodelostiempos.

2.1ELUNIVERSOQUECONOCEMOS.

Si observamos el cielo de día o de noche,

podemos ver puntos más o menos luminosos

cuyobrilloyposiciónpuedencambiarsegúnel

momentodeldíaysegúnlaépocadelaño.

Enunanocheclarasepuedeobservar:Laluna,

en distinta posición, tamaño y forma según su

fase.

Los planetas: A simple vista se venMercurio,

Venus,Marte,JúpiterySaturno.

Estrellas. Algunas forman constelaciones,

comolaOsaMayorolaconstelacióndeOrión.

Estrellas fugaces. Realmente son meteoritos que se queman al entrar en la atmósfera a gran

velocidad.

Cometas. Sonastrosbrillantes conunaestela luminosa. Losmásbrillantes sevena simplevista

cuandoseaproximanalSol.

PROGRAMACIÓNDIDÁCTICA2ESO AránzazuGascaAndreuGalaxias.LavíaLácteaesunabandablanquecinadeestrellaspertenecientesalagalaxiaenquenos

encontramos.

Nebulosas.LanebulosadeOriónesunamanchablanquecinaqueseveenlaconstelacióndeOrión.

Ademássepuedenverlasestelasolaslucesdeavionesosatélites.

Elcieloestrelladoenunanochedespejadaesunespectáculoalquepocagentepuededejarde

prestaratención;multituddeestrellas,unasmásbrillantes,otrasmenos,algunascasiimperceptibles

asimplevista,seagrupanformandofigurasmásomenosregularesqueconocemosconelnombrede

constelaciones: OsaMayor, OsaMenor, Orión, Cisne, Auriga…En ese cielo destacan también unos

objetosmuchomayoresquelasestrellasybastantemásbrillantes,losplanetas.VenusyJúpiterson

especialmentellamativosporsubrilloyMartedestacaporsuluzrojiza.

Si observáramos las estrellas durante cierto tiempo, no tardaríamos en descubrir una serie de

movimientos:

• Loscuerposcelestessalenporelesteyseponenporeloeste.

• Todaslasconstelacionesparecengiraralrededordeunaestrella,noexcesivamentebrillante,

queseencuentrasituadaenlaOsaMenor:laestrellaPolar.

• Elmovimientodelosplanetasesmuchomáscomplicado,semuevenenrelaciónalfondode

estrellassiguiendounatrayectoriabastanteextraña(verfigura)queconsisteenunaespecie

debucles(deahísudenominación,planeta,queengriegosignifica“errante”)

Como es lógico todo esto trató de ser

explicado dando lugar a las primeras

teoríascosmológicas.

Platón (428 - 347 a.C.) fue el primero en

proponer, por razones fundamentalmente

estéticas, que los cuerpos celestes deberían

moversesiguiendoórbitascircularesconmovimientouniforme,yaqueestetipodemovimientose

considerabaperfecto("sinprincipionifinal")

CaudioPtolomeo(85-165),perfeccionóelmodelodeuniversogeocéntricoquehabíanpropuesto

Eudoxo(390-337a.C)yAristóteles(384-322a.C).SegúnestemodelolaTierraseencontrabaenel

centrodelUniversoyelSolylosplanetasgirabanalrededorsituadosenesferastransparentes.Para

explicar elmovimiento de los planetas elmodelo incorporaba esferasmás pequeñas en rotación,

llamadasepiciclos,unidasalaesferamayor,deferente.

PROGRAMACIÓNDIDÁCTICA2ESO AránzazuGascaAndreuEn la esferamás exterior estaban situadas las estrellas. Ajustando el tamaño de las esferas y las

velocidadesderotaciónse lograbaunadescripciónde lasórbitasplanetariasmuyaproximadaa la

realidad.

NicolásCopérnico(1473-1543)propusosuteoríaheliocéntricaenlaqueelSoleraelcentrodel

Universoy todos losplanetas (incluida laTierra)girabanen torno suyodescribiendoórbitas

circulares.Apesardetodoslosesfuerzosrealizados(entrelascorreccionesCopérnicosuponíaque

el centro del Universo no se hallaba localizado exactamente en el Sol, sino en un punto un poco

alejadodeéste)elmodelotampocodabalosresultadosapetecidos.

Años más tarde Tycho Brahe (1546-1601), un astrónomo danés, miraba

despreocupadamente al cielo durante el paseo que acostumbraba a dar después de cenar. En la

constelacióndeCasiopeavioalgoinesperado,laaparicióndeunanuevaestrellaenlaconstelaciónde

Casiopea

Pocos años después, en 1577, un brillante cometa apareció en los cielos. Aristóteles

considerabaqueloscometaseranfenómenosqueteníanlugarenlaatmósferaterrestre,enelmundo

sublunar, cambiante e imperfecto. Tycho midió con cuidado la distancia a la que el cometa se

encontrabayllegóalaconclusióndequesuórbitasesituabamuchomásalládeladelaLuna.Para

AristótelesenlasregionessituadasmásalládelaLunanopodíahabercambios.

Tycho Brahe no era un astrónomo aficionado, poseía una considerable fortuna personal y en su

Dinamarcanatal,yconelapoyodelreydanés,montóenlaisladeHvenunfantásticoobservatorio

astronómicoquebautizóconelnombredeUraniborg("CastillodeUrania",musadelaAstronomía)

PROGRAMACIÓNDIDÁCTICA2ESO AránzazuGascaAndreuen el quedisponíadeun equipodemásde cuarenta astrónomosy losmás refinados aparatosde

observacióndelaépoca.Conellosconseguíaprecisionesdehasta1'(unminutodearco).

Tycho consideraba que la única manera de poder decidir entre el modelo de Copérnico y el de

Ptolomeoeraaumentandolaprecisióndelosdatosastronómicos.

A partir del análisis de la gran cantidad de datos acumulados para las posiciones de las

estrellasy losplanetas,elaboróunmodelopropio,decompromiso,enelqueaunqueelSolgiraba

alrededordelaTierralosdemásplanetaslohacíanalrededordelSol.

Enfebrerode1600TychorecibeenelcastillodeBenatekaunjovenmatemáticoyastrónomo,

llamado Johannes Kepler, que en 1596 había publicado un libro titulado Mysterium

Cosmographicum en el que afirmaba que había descubierto la estructura básica del Universo, el

patrón geométrico a partir del cual se había concebido el cosmos, y en el que se planteaba una

preguntacapital:

¿CuáleslarelaciónexistenteentrelasvelocidadesdelosplanetasensugiroalrededordelSoly

eltamaño(radio)desuórbita?

En1609seterminadeimprimirlaqueseríalagranobradeKepler:AstronomíaNova.Enella

seenuncianlasdosprimerasleyesdelmovimientoplanetario(1ºy2ªleydeKepler.Laterceraleyla

publicaráen1618)alasquellegócomoconsecuenciadelanálisisdelaórbitadeMarte.Elproblema

quehabíadichoresolveríaenochodíaslehabíacostadoocholargosaños.

Las leyes del movimiento planetario enunciadas por Kepler pueden considerarse como el

principiodelfindelmodelocosmológicomedieval.LosplanetasnoorbitabanalrededordelSolcon

MCU,sinoenelipsesysuvelocidaderavariable,máximaenelpuntomáspróximoalSolymínimaen

elpuntomáximodealejamiento.

Contemporáneo de Kepler (1571-1630) fue Galileo Galilei (1564 - 1642) quien en 1609

construyóuntelescopioconelquesededicóaobservarelcielonocturno.Elresultadoerademoledor

paraelmodelodeuniversoheredadodeAristóteles:

PROGRAMACIÓNDIDÁCTICA2ESO AránzazuGascaAndreu• La Luna no era una superficie lisa y pulida, "hállase cubierta por doquier de ingentes

prominencias,profundasoquedadesyanfractuosidades".

• Lasestrellasnoparecíansituarseenlasuperficiedeunaesfera,eluniversoparecíateneruna

inmensaprofundidad,detrásde lasestrellasvisiblesasimplevistaaparecíanotras"...enun

númerodiezvecessuperioraldelasyaconocidas"

• Girando alrededor de Júpiter se observaban con claridad cuatro lunas "cuatros estrellas

errantes"

Ni todo giraba alrededor de la Tierra, ni los cuerpos celestes estaban formados de una materia

distintaaladenuestromundo.

AdemástantoTycho(en1572)comoKepler(en1604)contemplaronlaaparicióndesendas

supernovasenloscielosquefueronvisiblesdurantemeses.

LoscometasqueAristótelesconsiderabacomofenómenosdelaatmósferaterrestreestabansituados

muchomásalládelaLunasegúnprobabanlasmedicionesrealizadas.

Los cielos perdían su inmutabilidad. Las evidencias se acumulaban en contra del universo

geocéntricoexistentehastaentonces.

La Ley de Gravitación Universal enunciada por Isaac Newton en susPrincipa (1687)

establecía que la misma

fuerza que mantiene los

planetas orbitando

alrededordelSoleslaque

hace caer lamanzana del

árbol. Las mismas leyes

gobiernan todo el

universo. No hay

distinción alguna entre el

mundo sublunar y el

situado más allá de la

Luna. La gravedad es la

fuerza que mantiene

unidoatodoelcosmos.

ACTVIDADES:

2.EnEspaña,elinviernoduraseisdíasmenosqueelverano.Razonaentoncessielinviernode

EspañacoincideconlaépocaenquelaTierraestápróximaalafeliooalperihelio.

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3.LAFUERZAADELAGRAVEDAD

LasleyesdeKeplerpermitieronconocerelmovimientodelosastros,pero¿Porquésemuevetodo?

FueelcientíficoIsaacNewtonquiendedujoqueelmovimientodelosastrosesconsecuenciadela

atracciónqueelSolejercesobreellos.

Además,

3.1MASAYPESOAunqueenlavidacotidianaseconfundan,lamasayelpesosonbastantediferentes:

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●LamasasemideenkilogramosyelpesoenNewton.

●Lamasaesindependientedellugardondelamidamos,sinembargo,elpesono.CuantomásalejadosdelcentrodelaTierranosencontremos,menorseránuestropeso,yaquelagravedaddisminuyeamedidaquenosalejamosdedichocentro.

●Siquieresconocerlamasapuedesutilizaruninstrumentodemedidademasascomolabalanzamientrasqueparaconocerelpesoseutilizaninstrumentosdemedidasdefuerzas,talescomoeldinamómetro.

Asíquesitienesunamasade50Kg,tupesoenlasuperficieterrestreseráP=50Kg·9.8m/s2=490N.Cuandoalguientepreguntelapróximavezportupeso,puedesdecirlesintemoraequivocarte:"¿Mipeso?490Newtonsmásomenos,dependedeloaltoquemesuba."

1-¿Cuáleslafuerzaquehacequelalunagirealrededordelatierra?

2-¿Cuáleselpesodeuncuerpocuyamasaes1kg?

3-¿Cuáleslaunidaddelpesoydelamasa?

4-¿Quemideeldinamómetro?

5-¿Quémideunabáscula?

6-Sabiendoelpesodeunniñoysumasa,¿Sepodríasaberenquéplanetavive?

PROGRAMACIÓNDIDÁCTICA2ESO AránzazuGascaAndreuObservaelproblemaresueltoquetienesacontinuación:

7. Calcula tu masa y tu peso en la Tierra, Luna, Marte, Júpiter y Sol.

Si tenemos una masa de 50kg.

Planeta Tierra Luna Marte Júpiter Sol

Masa 50 kg 50 kg 50 kg 50 kg 50 kg

Gravedad 9,8 m/s2 1,6 m/s2 3,7 m/s2 22,9 m/s2 274 m/s2

Peso 490 N 80 N 185 N 1 145 N 13 700 N

8.Determinalagravedaddeunplaneta,sabiendoque5,3kgpesan23,32N.Siesunplaneta

rocoso,¿tendrámásmasaquelaTierra?

4.LASDISTANCIASYLOSTAMAÑOSENELUNIVERSO

ElSolseencuentraaunos150millonesdekilómetrosdelaTierra.ElcentrodelaVía

Lácteaestáa263.000billonesdekmdedistancia.Ynuestraglaxiamidemásdeuntrillóndekmde

diámetro.Esdecir,eltamañodeloscuerposcelestesylasdistanciasquelosseparansoenormes.

Poresoseempleanlassiguientesunidadesparareferirnosatamañosoadistanciaseneluniverso:

! UNIDADASTRONÓMICA(UA)DistanciadelaTierraalSol,150millonesdekilómetros.

! Añoluz:distanciaquerecorrelaluzenunaño.

Paradeterminarladistanciaequivalentea1añoluzdebemossaberque,enelvacío,laluzsepropaga

aunavelocidadde300.000km/s(¿Sabríasponerestevalorennotacióncientífica?)

PROGRAMACIÓNDIDÁCTICA2ESO AránzazuGascaAndreu

Miraelsiguienteejemploresuelto:

9. Calcula. ¿A cuantas

unidades astronómicas

equivaleunañoluz?

10.ElSolseencuentraa149

600000km.¿Cuántotiempo

tarda su luz en llegar a la

Tierra? Si el Sol

desapareciera a las 12:00

am, ¿qué observarías

durante los siguientes diez

minutos?

11.¿Quédistanciaenkilómetrosnosseparadenuestraestrellamáscercana,AlfaCentauri,siestáa

4,3años-luz?Actualmente,lanaveespacialmásrápidaviajaa17km/s,¿cuántotiempotardaríaen

llegaradichaestrella?

12. La galaxiamáspróximaa lanuestra esAndrómeda. ¿Aquédistancia se encuentra? ¿Existía el

Homosapienscuandosaliólaluzqueahoranosllega?

PROYECTO.ACTIVIDADGRUPAL. Yahemosvistoenclase ladiferenciaentremasaypeso. Elije

con tu equipo un planeta o satélite del Sistema Solar. Prepara una pequeña presentación de 3

minutossobreél:Característicasmásimportantes,composición,distanciadelSol,¿Cuántopesanlos

objetosensusuperficie?¿Quémasatienen?IremosalasaladelCromaagrabarloypondremosde

fondoelplanetaosatélitequeelijas.SitienesdudasmiraelguiónquehepreparadoenlaClassroom.