I.E. SAGRADA FAMILIA POTRERILLOCiencias Naturales · Física

Ficha de indagaciónGrado 10°Período III

DocenteJERRISON DELGADO TRUJILLO

Fecha2026-10-16

TrabajoTrabajo en clase

GuíaN.° ___

Estudiante:Curso:

Ciclo 5E: pensar como científico

Las Leyes de Newton: Fuerzas en acción

Descubre cómo las fuerzas controlan el movimiento de los cuerpos

¿Cómo cambia el movimiento de un cuerpo cuando varía la fuerza neta que actúa sobre él?

Objetivo

Identificar la relación entre fuerza neta, masa y aceleración mediante una experiencia práctica, y explicar el equilibrio de fuerzas y los cambios de velocidad usando las Leyes de Newton.

Referentes curriculares (MEN · ICFES)

Derechos Básicos de Aprendizaje

DBA 1. Comprende, que el reposo o el movimiento rectilíneo uniforme, se presentan cuando las fuerzas aplicadas sobre el sistema se anulan entre ellas, y que en presencia de fuerzas resultantes no nulas se producen cambios de velocidad.

Estándares Básicos de Competencias

Identifico variables que influyen en los resultados de un experimento.

Me pregunto

⏱ 8 min

Observa la situación y activa tu pensamiento científico.

Escena comparativa de un carrito en reposo con fuerzas equilibradas y en movimiento con fuerza neta hacia la derecha — Cuando las fuerzas opuestas son iguales, el cuerpo permanece en reposo (Primera Ley).
Una fuerza neta no nula produce aceleración en la dirección de esa fuerza (Segunda Ley).
Cada fuerza aplicada sobre el carrito tiene una fuerza de reacción opuesta (Tercera Ley).

Una situación cotidiana en Potrerillo

En la plaza de mercado de Potrerillo, dos vendedores empujan una carreta cargada de plátanos desde lados opuestos con la misma fuerza: la carreta no se mueve. Cuando uno empuja más fuerte que el otro, la carreta empieza a moverse. ¿Qué determina que la carreta acelere o quede quieta? ¿Importa cuánto pesa la carga?

Situación adaptada al contexto del Valle del Cauca

Activo mis ideas previas

Si ambos vendedores empujan con la misma fuerza en sentidos opuestos, ¿por qué la carreta no se mueve? Explica con tus palabras.
¿Qué crees que ocurriría si la carreta tuviera el doble de carga pero la misma fuerza neta? ¿Aceleraría igual, más o menos?

Exploro

⏱ 22 min

Formula tu hipótesis, alista los materiales y sigue el procedimiento con cuidado.

Mi hipótesis

Si aumento la fuerza que aplico sobre un carrito de masa constante, ¿qué esperas que ocurra con su aceleración? Escribe tu predicción antes de experimentar.

Materiales (por grupo de 3 estudiantes)

1 carrito o caja pequeña de cartón (puede usarse un estuche rectangular)
1 regla de 30 cm o cinta métrica
1 bandita elástica (misma referencia para todos los grupos)
3 libros delgados de igual tamaño (para variar la masa del carrito)
1 cronómetro (del celular del docente o un grupo referente)
Superficie plana: el pupitre o el piso del salón

Procedimiento

Coloca el carrito vacío sobre la superficie plana. Mide y marca con lápiz una línea de salida y una línea de llegada a 50 cm de distancia.
Estira la bandita elástica siempre hasta la misma longitud (por ejemplo, 5 cm de elongación): esta será tu 'fuerza estándar'. Suelta el carrito desde la línea de salida y registra si llega a los 50 cm o se detiene antes. Anota tus observaciones.
Repite el lanzamiento tres veces con el carrito vacío. En cada intento, un compañero mide cuánto tiempo tarda el carrito en recorrer los 50 cm con el cronómetro. Registra los tiempos en la tabla.
Agrega 1 libro encima del carrito (aumenta la masa). Repite el lanzamiento con la misma elongación de la bandita. Registra el tiempo.
Agrega 2 libros y luego 3 libros, repitiendo el lanzamiento cada vez. Registra todos los tiempos.
Compara los tiempos obtenidos: ¿qué ocurre con el movimiento del carrito a medida que aumenta su masa con la misma fuerza?

Registro

⏱ 10 min

Anota tus datos con precisión. Cada valor importa para sacar conclusiones.

Tabla de datos: Fuerza constante — masa variable

Intento	Masa del carrito	Distancia (cm)
1	Carrito vacío	50
2	Carrito + 1 libro	50
3	Carrito + 2 libros	50
4	Carrito + 3 libros	50

Observo y analizo

¿Qué patrón observas en los tiempos a medida que aumentas la masa del carrito con la misma fuerza? Descríbelo con tus datos.
¿En cuál de los intentos la fuerza neta fue mayor que las fuerzas de rozamiento? ¿Cómo lo sabes?

Explico

⏱ 10 min

Conecta lo que observaste con los conceptos de la física.

Isaac Newton formuló tres leyes que explican el movimiento. La Primera Ley dice que un cuerpo en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme continuará así siempre que la fuerza resultante sea cero. En tu experimento, cuando las fuerzas de la bandita y el rozamiento se igualaron, el carrito se detuvo. La Segunda Ley establece que F = m × a: a mayor masa con la misma fuerza, la aceleración es menor, exactamente lo que registraste en tu tabla.

La Tercera Ley completa el modelo: cuando la bandita empuja el carrito hacia adelante, el carrito empuja la bandita hacia atrás con igual magnitud. Estas fuerzas actúan sobre cuerpos distintos y no se anulan entre sí. Identificar estas parejas acción-reacción permite predecir el comportamiento de sistemas complejos, desde vehículos hasta cohetes espaciales.

Primera Ley (Equilibrio)∑F = 0 → a = 0

La suma de todas las fuerzas es cero: el cuerpo no acelera (reposo o MRU).

Segunda Ley (Fuerza neta)F = m × a

F en newtons (N), m en kilogramos (kg), a en m/s². A mayor fuerza neta, mayor aceleración.

Tercera Ley (Acción-Reacción)F₁₂ = −F₂₁

La fuerza de A sobre B es igual en magnitud y opuesta en dirección a la de B sobre A.

Diagrama de cuerpo libre del carrito con las cuatro fuerzas representadas como vectores — El peso y la normal se anulan verticalmente: no hay movimiento vertical.
Si F > f, la fuerza neta es horizontal y el carrito acelera hacia la derecha.
Si F = f, la fuerza neta es cero y el carrito mantiene su estado de movimiento.

Concluyo y aplico

⏱ 5 min

Construye tu conclusión, piensa en el impacto real y evalúa tu aprendizaje.

Mi conclusión científica

Con base en tus datos y en las Leyes de Newton, redacta una conclusión que responda la pregunta investigable: ¿cómo cambia el movimiento de un cuerpo cuando varía la fuerza neta que actúa sobre él?

Camión de carga colombiano en carretera de montaña con flechas que representan las fuerzas sobre él — Un camión cargado de café tiene mayor masa: necesita más fuerza del motor para la misma aceleración.
En subidas andinas, el componente del peso en contra del movimiento reduce la aceleración.
Los ingenieros de transporte aplican F = m × a para calcular la potencia mínima del motor.

Relación CTS: Ciencia, Tecnología y Sociedad en Colombia

El transporte de carga por carreteras andinas colombianas mueve el 72% de los productos del país. ¿Por qué un camión cargado de plátanos o café tarda más en subir una pendiente que uno vacío? Usa las Leyes de Newton para justificar tu respuesta.

Cohete en lanzamiento con flechas que ilustran el par acción-reacción de la Tercera Ley de Newton — El cohete empuja los gases hacia abajo (acción); los gases empujan el cohete hacia arriba (reacción).
Las fuerzas de acción y reacción son iguales en magnitud y opuestas en dirección.
Actúan sobre cuerpos distintos, por eso el cohete sí se mueve.

¿Cómo me fue hoy?

Puedo…	Lo logré	Casi	Necesito ayuda
Puedo explicar por qué un cuerpo permanece en reposo cuando las fuerzas se anulan (Primera Ley).
Puedo usar F = m × a para predecir cómo cambia la aceleración al variar la masa o la fuerza (Segunda Ley).
Puedo identificar el par acción-reacción en una situación real e indicar sus magnitudes y direcciones (Tercera Ley).

Clave de respuestas · para el docente

Esta hoja se imprime aparte. Desactívala en “Imprimir” si vas a fotocopiar para los estudiantes.

Me pregunto · pregunta 1: Porque las fuerzas se anulan mutuamente: la fuerza resultante es cero y, según la Primera Ley de Newton, un cuerpo sin fuerza neta permanece en reposo.
Me pregunto · pregunta 2: Aceleraría menos, porque según la Segunda Ley a = F/m: si la masa aumenta y la fuerza es la misma, la aceleración disminuye.
Exploro · pregunta 1: Se espera que la aceleración aumente proporcionalmente con la fuerza (a ∝ F), de acuerdo con la Segunda Ley de Newton.
Registro · pregunta 1: El tiempo aumenta al aumentar la masa, lo que indica que el carrito tarda más en recorrer la misma distancia: su aceleración disminuye. Esto es coherente con a = F/m.
Registro · pregunta 2: En los intentos donde el carrito sí alcanzó la meta de 50 cm, la fuerza neta fue suficiente para superar el rozamiento. Cuando el carrito no llegó, las fuerzas de rozamiento fueron iguales o mayores que la fuerza aplicada.
Concluyo y aplico · pregunta 1: Cuando la fuerza neta sobre un cuerpo es cero, este permanece en reposo o en MRU (Primera Ley). Si hay fuerza neta, el cuerpo acelera en la dirección de esa fuerza de manera proporcional (F = m × a, Segunda Ley). A mayor masa con la misma fuerza, la aceleración es menor: los datos de la tabla lo confirman.
Concluyo y aplico · pregunta 1: Mayor masa implica mayor inercia (Primera Ley) y menor aceleración con la misma fuerza del motor (Segunda Ley). Además, el componente del peso paralelo a la pendiente actúa como fuerza opuesta al movimiento, aumentando la fuerza neta necesaria para ascender.
Me pregunto — Pregunta 2: Aceleraría menos, porque a = F/m: si la masa aumenta y la fuerza neta es la misma, la aceleración disminuye proporcionalmente.
Exploro — Hipótesis: Se espera que la aceleración aumente proporcionalmente con la fuerza, y disminuya al aumentar la masa con fuerza constante, según a = F/m.
Registro — Observación 1: El tiempo aumenta a medida que se añaden libros (mayor masa), indicando menor aceleración con la misma fuerza aplicada por la bandita.
Registro — Observación 2: En los intentos donde el carrito alcanzó los 50 cm, la fuerza de la bandita superó al rozamiento. Cuando no llegó, el rozamiento igualó o superó la fuerza aplicada.
Concluyo — Conclusión científica: Cuando la fuerza neta es cero, el cuerpo no acelera (Primera Ley). Si hay fuerza neta, el cuerpo acelera en esa dirección; a mayor masa con igual fuerza, menor aceleración (F = m × a, Segunda Ley). Los datos de la tabla lo confirman.
Concluyo — Relación CTS: Mayor masa implica mayor inercia y menor aceleración con la misma fuerza del motor. Además, el componente del peso paralelo a la pendiente actúa en contra del movimiento, exigiendo mayor potencia al motor del camión.