Cómo se pueden producir cambios? El cambio y las interacciones

LECCIÓN

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El cambio como resultado de las interacciones entre objetos

1.1 ¿Cómo se pueden producir cambios? El cambio y las interacciones

Todos los días observas o participas en situaciones en las que cargas, empujas, jalas, arrastras o comprimes objetos. Casi diario pronuncias la palabra fuerza y quizá te hagas preguntas como las que se plantean en las fotografías. Pero muy pocas veces has tenido el tiempo de reflexionar sobre esto. Pues bien, llegó el momento de pensar en las siguientes preguntas y responderlas en tu cuaderno.

2.2. Pregunta 1. ¿Por qué se movieron los clips?

2.3. Pregunta 2. Izquierda: ¿Las personas tienen fuerza?, ¿por qué? 2.4. Pregunta 3. Arriba a la derecha: ¿Por qué cuando te golpeas contra el suelo te puedes fracturar los huesos y a éste no le pasa nada?

2.5. Pregunta 4. Izquierda: ¿Por qué es fácil mover este carrito? Pregunta 5. Derecha: ¿Por qué es difícil mover este automóvil?

En el Ateneo

1. Causas del movimiento 1

De seguro no te parecería lógico que de repente empezara a moverse sola una banca de tu salón de clases. Esto se debe a que tienes idea de por qué se mueven las cosas. ■ Reflexiona antes de responder las siguientes preguntas: • Si dejas caer tu lápiz, ¿cuál de estas respuestas es más adecuada? a) Las cosas se mueven porque “está en su naturaleza”. b) Porque hay algo que las mueve. c) Otra opción. Explícala. • Cuando pateas una pelota, ésta se mueve y se detiene sola porque: a) Es natural que las cosas estén en reposo. Explica esto con detalle. b) Hay algo que la frenó. Explica. c) Otra opción. Explícala. ■ Reúnete con los compañeros que compartan tu opinión y trata de plantear tus argumentos como una hipótesis: Si las cosas se mueven… o si las cosas se detienen...

Entonces... Porque...

■ Organiza un debate y trata de convencer a quienes opinen de forma contraria. Tu maestro o maestra puede ser el moderador para que se establezcan turnos de participación. ■ Respeta las opiniones de los demás, recuerda que puedes aprender mucho al escuchar a tus compañeros. En este caso, la única explicación mala es la que no se expresa. ■ Haz un resumen de los argumentos en favor de tu opinión y de la contraria.

A lo largo del bloque podrás comparar tus opiniones con las de algunos científicos.

Aristóteles explicó el movimiento de acuerdo con su manera de ver el mundo. Creía que éste se constituía por esferas con distintas propiedades. La primera de ellas era la tierra, la seguía la del agua, luego la del aire, la del fuego y por último la del éter, que formaba las estrellas. Cada objeto tendía a estar en su esfera correspondiente y por eso los objetos, como tu lápiz (que para Aristóteles estarían hechos de tierra), se mueven hacia abajo, y el humo (hecho de aire y fuego) va hacia arriba. Para Aristóteles, estos movimientos eran naturales, como también lo era el hecho de que la esfera de las estrellas tuviera un movimiento circular, y por eso se veía que los cuerpos celestes se desplazaban. La Tierra, en cambio, estaba fija en el centro de todas las esferas.

2.6. Distribución de las esferas según Aristóteles.

Éter

Fuego

Aire

Agua

Tierra

Para Aristóteles existían otros tipos de movimientos, provocados por causas externas que jalan o empujan, a los que llamó violentos. Los objetos que se encontraban en su lugar natural de reposo no se desplazaban a menos de que fueran empujados, jalados o se estuvieran moviendo hacia su lugar de reposo natural.

Esta idea con los cinco “elementos” en sus esferas y las leyes de movimiento explicaba de una manera clara, sencilla y hermosa lo que observamos cotidianamente, no por nada se mantuvo ¡casi 2 000 años!

Cuando Galileo, en el siglo XVI, afirmó que la Tierra se movía, modificó la concepción que se tenía del mundo. Galileo propuso además otro concepto que resultó demoledor ante lo aceptado en su época: los cuerpos no necesitan de una fuerza para mantener su movimiento, es decir, el reposo no es el estado natural de las cosas.

Según Galileo, los objetos en reposo comienzan a moverse porque existe una fuerza que los jala o empuja (en esto estaba de acuerdo con Aristóteles) pero también se detienen por una fuerza (en esto no estaba de acuerdo con Aristóteles). Para Galileo, cuando un objeto se mueve, roza contra lo que le rodea y eso provoca una fuerza a la que llamó fricción, que es la responsable de detener su movimiento.

Galileo, a diferencia de Aristóteles, realizó muchos experimentos y pudo comprobar que si disminuía el rozamiento los cuerpos, se movían distancias mayores, por lo que afirmó que si no hubiera fricción un objeto en movimiento continuaría moviéndose para siempre.

Es natural que en nuestra descripción del movimiento algunas veces pensemos como Aristóteles, porque la simple observación no siempre permite apreciar los detalles de la realidad.

En el Ateneo

1. Causas del movimiento 2

Después de leer los conceptos de Aristóteles y de Galileo reponde las siguientes preguntas en forma individual y luego coméntalas con tus compañeros: • ¿Tu forma de describir el movimiento era como Aristóteles o como Galileo? • ¿Cambió tu manera de percibir el movimiento con lo que acabas de aprender?

Pero entonces Galileo se enfrentó con un problema: si la idea de las esferas de Aristóteles no era cierta, y no existían los movimientos naturales, ¿entonces por qué caían los cuerpos en la Tierra? Quizá tú también tengas preguntas parecidas, como: ¿por qué un imán puede mover algunos objetos? ¿Por qué ciertos objetos se adhieren entre sí?

Estas respuestas tuvieron que esperar un tiempo, hasta que Isaac Newton (1642-1727), veinticuatro años después de la muerte de Galileo, las reunió dentro de un único concepto: la fuerza.

Según Newton, las fuerzas o interacciones pueden actuar sobre los cuerpos aun cuando no percibamos cómo lo hacen, es decir, sabemos que existen por los efectos que producen, pero no la forma en que se llevan a cabo. Hay una interacción que hace que los objetos se caigan y que los planetas se muevan, a la que Newton llamó fuerza gravitacional. Otra interacción, conocida como fuerza magnética, hace que los imanes se atraigan y repelan; y otra, permite que los objetos se atraigan o repelan al frotarse, y se denomina fuerza eléctrica. De hecho, en la actualidad se reconocen dos interacciones más: la fuerza fuerte y la fuerza débil que actúan dentro de los átomos. En el bloque 4 hallarás más información que te ayudará a comprender cómo está constituida la materia. En la página 167 se incluye qué es la fuerza fuerte y la fuerza débil y varias referencias en Internet, que podrás consultar para complementar tu aprendizaje en el tema.

Con ciencia

1. Interacciones

Necesitas

1 par de imanes de barra de 10 cm y varios clips, monedas de 1 peso, aretes o sortijas de plata o bisutería, clavos o tornillos pequeños Globos desinflados 1 barrita de plastilina

Procedimiento

■ Toma dos imanes y acércalos, ¿sientes cómo se atraen o se repelen? ¿Puedes ver por qué se adhieren al imán algunos de los objetos metálicos cuando se les acercan? ■ Infla los globos y frótalos en tu cabello. • ¿Notas cómo se esponja tu cabello? • ¿Puedes ver por qué se separan los cabellos? ■ Coloca el globo en la pared o en la ventana. • ¿Puedes ver por qué se mantiene adherido unos momentos? ■ Deja caer uno de los globos y un clip. La fuerza de gravedad hace que los objetos caigan pero, ¿alcanzas a ver por qué se mueve el globo o el clip? Lo que sí notarás es que la fuerza que produce el imán es mayor que la fuerza de gravedad, ya que te permite levantar el clip cuando lo acercas. También la fuerza eléctrica es mayor que la gravitacional, porque tu cabello se eriza cuando lo frotas y el globo no se cae cuando lo colocas en el vidrio. ■ Ahora empuja el imán o jala un globo. ¿Percibes por qué se movieron?

Toma tu pedazo de plastilina y forma una bolita, ¿puedes ver qué la deformó? ¡Claro! En esos casos fuiste tú el causante, éstas son las fuerzas que normalmente identificamos.

¿Qué aprendí en esta lección?

Mis ideas acerca de cómo se mueven las cosas están cambiando con lo que he aprendido.

Cómo describían Aristóteles y Galileo las causas del movimiento.

Existen muchos tipos de fuerzas como la gravitacional, la magnética y la eléctrica.

2.7. Cuando frotas un globo en tu cabello, éste se eriza y se mueve hacia el globo.

No acerques los imanes a ningún aparato No acerques los imanes a ningún aparato eléctrico porque podría dañarse. eléctrico porque podría dañarse.

2.8. Si después de frotar el globo en tu cabello, lo acercas a un vidrio o a la pared éste se adhiere, ¿por qué?