Lección Teach
Caída libre: altura, tiempo y efecto del objeto
Actividad de secundaria (15–16 años) para usar el laboratorio remoto de Caída libre, registrar tiempos reales, comparar altura con t^2 y razonar con cuidado sobre el efecto del objeto.
Resultados de aprendizaje
Abrir el laboratorio remoto de Caída libre desde Teach y registrar el tiempo final que muestra el laboratorio.
Distinguir variable independiente, variable dependiente y variables controladas en una investigación de caída libre.
Comparar altura con t^2 y estimar g de forma aproximada, explicando las limitaciones.
Usar datos reales para discutir altura, tiempo de caída, gravedad, resistencia del aire y efecto del objeto sin hacer afirmaciones exageradas.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
Entender la investigación
11 min
En esta actividad vas a usar un laboratorio remoto real. El laboratorio deja elegir una bola y una altura, reproduce una caída grabada y al final muestra un tiempo de caída en segundos. Tu trabajo no es medir la altura en el vídeo: la altura se elige en la interfaz del laboratorio y el tiempo se copia del resultado final.
Caída libre significa estudiar el movimiento de un objeto que cae por acción de la gravedad. En el modelo ideal se ignora la resistencia del aire. En un laboratorio real, la resistencia del aire y la forma del objeto pueden influir un poco, sobre todo en objetos grandes o ligeros.
Vocabulario que usarás:
- Altura (h): distancia vertical seleccionada en el laboratorio, en metros.
- Tiempo de caída (t): tiempo que muestra el laboratorio al terminar la caída, en segundos.
- Gravedad (g): aceleración aproximada con la que caen los objetos cerca de la Tierra; suele estar cerca de 9,8 m/s^2.
- Resistencia del aire: fuerza del aire que se opone al movimiento; puede hacer que algunos objetos tarden algo más.
- Variable independiente: lo que cambias a propósito.
- Variable dependiente: lo que mides o registras.
- Variables controladas: lo que mantienes igual para que la comparación sea justa.
Modelo y variables
Modelo que usaremos
h = \frac{1}{2}gt^2 \quad\Rightarrow\quad g = \frac{2h}{t^2}
Elige una opción. Si dos caídas usan la misma bola, y una de ellas empieza desde una altura mayor, ¿qué debería ocurrir con el tiempo de caída según el modelo ideal?
Responde con 2 o 3 frases. Explica por qué no conviene cambiar altura y objeto a la vez. Usa las palabras variable independiente, variable dependiente y variable controlada.
Abrir el laboratorio desde Teach
12 min
Flujo del laboratorio remoto
Plan de seis ejecuciones
El laboratorio es la fuente principal de evidencia. Abre el laboratorio desde el botón de esta actividad, no desde una página externa. Para cada ejecución, elige una configuración, deja que termine la caída y copia un único tiempo final en la tabla de evidencias de la sección siguiente.
Completarás dos comparaciones:
1. Serie de alturas: misma bola metálica a 1,10 m, 1,20 m y 1,30 m.
2. Comparación de objetos: misma altura 1,10 m con bola metálica, bola amarilla, bola de golf blanca y bola hueca grande.
La bola metálica a 1,10 m sirve para las dos comparaciones, así que necesitas seis filas en total.
Abrir el laboratorio de Caída libre
Abre el laboratorio de Caída libre desde Teach.
Selecciona la bola y la altura de la fila que estás preparando.
Inicia la observación y reproduce la caída.
Espera al resultado final y copia el tiempo de caída en segundos en la fila correspondiente de la tabla de datos.
Vuelve a la configuración y repite con la siguiente fila.
Si Teach no abre el laboratorio o la sesión no ofrece las configuraciones licenciadas necesarias, avisa al docente y detén la parte de laboratorio. No uses una web externa ni otro modo de acceso para completar esta actividad.
Elige una opción. ¿Qué plan comprueba mejor si el objeto influye en los datos reales de caída?
Responde como una lista de seis filas. Para cada fila escribe: objeto, altura y si pertenece a la serie de alturas, a la comparación de objetos o a ambas.
Registrar y procesar datos
15 min
Antes de rellenar la tabla, copia de cada ejecución solo el tiempo final que muestra el laboratorio. No calcules distancias desde el vídeo. En cada fila:
- Objeto, masa y altura ya indican la configuración.
- Tiempo de caída se copia del resultado final del laboratorio, en segundos.
- t^2 se calcula multiplicando el tiempo por sí mismo.
- Estimación de g se calcula con g = 2h/t^2.
Tabla de evidencias de caída libre
Completa una fila por configuración. Usa punto o coma decimal según te permita Teach, pero conserva las unidades: metros, segundos, segundos al cuadrado y metros por segundo al cuadrado. Redondea t^2 y g a 2 o 3 decimales.
| Objeto | Masa g | Altura m | Tiempo de caída s | t^2 s^2 | Estimación de g m/s^2 | Comparación |
|---|---|---|---|---|---|---|
Responde en una frase corta. ¿Qué unidades deben tener la altura y el tiempo antes de calcular g en m/s^2?
Escribe solo tu estimación de g para una fila de la tabla, con unidad.
Explica el cálculo de la estimación anterior. Indica la fila usada, el cálculo de t^2, la sustitución en g = 2h/t^2 y la unidad final.
Buscar patrones en los datos
10 min
Antes de responder, separa las dos comparaciones. Para la serie de alturas usa solo las tres filas de la bola metálica. Para la comparación de objetos usa solo las cuatro filas a 1,10 m.
Escribe los tres pares de datos para una gráfica de altura frente a t^2 usando solo las filas de la bola metálica. Usa el formato (t^2, h) y no incluyas medidas tomadas del vídeo.
Responde con 3 o 4 frases y cita al menos dos filas numéricas. ¿La serie de alturas con la bola metálica apoya de forma aproximada que h crece con t^2?
Responde con 3 o 4 frases. A 1,10 m, compara los cuatro objetos usando tiempos o estimaciones de g. Di qué objeto se desvía más y propón una explicación física posible relacionada con resistencia del aire, forma, tamaño o incertidumbre.
Escribir una conclusión científica
9 min
Elige una opción. Si un tiempo de caída se registra demasiado corto, ¿qué ocurre con g = 2h/t^2?
Responde con una conclusión de 6 a 8 frases usando el formato afirmación, evidencia y razonamiento. Debe incluir: una estimación aproximada de g, dos datos numéricos de tu tabla, una comparación entre objetos a la misma altura y una limitación. No afirmes que esta actividad demuestra de forma exacta que la masa cambia o no cambia la gravedad.
Puesta en común o ampliación
8 min
Respuesta opcional de 2 o 3 frases. Si tuvieras más tiempo de laboratorio, ¿qué repetición o configuración extra harías para mejorar la conclusión? Explica qué incertidumbre reduciría o qué idea pondría a prueba.